CEREBELLO-THALAMISCHE PROJECTIES EN DE AFFERENTE VERBINDINGEN NAAR DE FRONTAALSCHORS IN DE RHESUSAAP

Transcriptie

1 Omslagfoto: Donkerveld microfoto van met Horseradish Peroxidase gevulde neuronen in de hypothalamus van de rhesusaap. Het enzym verscheen in deze cellen na injecties in de precentrale gyrus {zie hoofdstuk 6.3). (Omslagfoto Science 187, 1975, gereproduceerd met toestemming van Science, New York.) -...

2

3 CEREBELLO-THALAMISCHE PROJECTIES EN DE AFFERENTE VERBINDINGEN NAAR DE FRONTAALSCHORS IN DE RHESUSAAP PROEFSCHRIFT TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN DOCTOR IN DE GENEESKUNDE AAN DE ERASMUS UNIVERSITEIT TE ROTTERDAM OP GEZAG VAN DE RECTOR MAGNIFICUS PROF. DR. B. LEIJNSE EN VOLGENS BESLUIT VAN HET COLLEGE VAN DEKANEN. DE OPENBARE VERDEDIGING ZAL PLAATSVINDEN OP WOENSDAG 6 JUNI 1979 DES NAMIDDAGS TE 3.00 UUR PRECIES DOOR JACOB KIEVIT geboren te Den Helder 1979 BRONDER-OFFSET B.V. - ROTTERDAM

4 Promotor Coreferenten Prof.Dr. H.G.J.M. Kuijpers Prof.Dr. A.H.M. Lohman Dr. J. Voogd

5 Aan Petry Aan mijn ouders

6

7 Inhoudsopgave 1. Inleiding Enige inleidende opmerkingen over het motorische systeem Anatomie van het cerebellum v-an de rhesusaap Enige functionele aspecten van het cerebellum Anatomie van de thalamus van de rhesusaap. 2. Doel en overzicht van het onderzoek, schema van de werkwijze, en verantwoording van de proefdieren. 3. Materiaal en methoden van het onderzoek naar de cerebellothalamische verbindingen Onderzoek met degeneratietechnieken Onderzoek met behulp van autoradiografie. 4. Resultaten van het onderzoek naar de cerebellothalamische verbindingen Onderzoek met degeneratietechnieken Onderzoek met behulp van autoradiografie Korte discussie. 5. Materiaal en methoden van het onderzoek naar de thalamocorticale verbindingen Inleidende experimenten met de Horseradish Peroxidase techniek Experimenten met de HRP-techniek in ratten Experimenten met de HRP-techniek in katten De Horseradish Peroxidase techniek in de aap. 6. Resultaten van het onderzoek van de eerticale afferenten Thalamocorticale verbindingen in de aap Discussie Niet-thalamische afferenten naar de frontale cortex. 7. Eind discussie betreffend'e de cerebello-thalamo-corticale verbindingen. 8. Samenvattingen Samenvatting Summary 8.3. Samenvatting voor de geïnteresseerde leek. 9. Lijst van de gebruikte afkortingen. 10. Literatuuropgave.

8 Dit proefschrift is grotendeels gebaseerd op de volgende publ lcaties: Kievit, J., Kuijpers, H.G.J.M.: Fastigial cerebellar connections to the ventrolateral nucleus of the thalamus and the organization of the deseending pathways. In Frigyesi, T., Rinvik, E., Yahr, M.D. (Eds.): Corticothalamic projectlans and senscrimotor activities Kuijpers, H.G.J.M., Kievit, J., Groen-Klevant, A.C.: Retrograde axonal transport of horseradish peroxidase in rat 1 s forebrain. Brain Res. 67, , Kievit, J., Kuijpers, H.G.J.M.: Subcortical afferents to the frontal lobe studled by means of retrograde horseradish peroxidase transport. Brain Res. 85, , Kievit, J., Kuijpers, H.G.J.M.: Basal forebrain and hypothalamic conneetlans tofrontal and parietal cortex in the rhesus monkey. Science 187, , Dekker, J.J., Kievit, J., Jacobson, S., Kuijpers, f--1.g.j.m.: Retrograde axonal transport of horseradish peroxidase in the forebrain of the rat, cat and rhesus monkey. In Santini, M. (Ed.): Prospectives in neurobiology. Golgi Centennia] Symposium, , Kievit, J., Kuijpers, H.G.J.M.: ûrganization of the thalamo-cortical connexlans to the frontal lobe in the rhesus monkey. Exp. Brain Res. 29, , 1977.

9 De volgende figuren zijn gereproduceerd uit vroegere publicaties met toestemming van de respectieve] ijke uitgevers: Omslagfoto en fig. 6.8 en 6.9 Uit Science, Vol 187, pp , Gereproduceerd met toestemming. Copyright 1975 by the Amerkan Association for the P..dvancement of Science. Fig en fig. L:.. 1 t/m 4. 3 Uit Kievit, J., Kuypers, H.G.J.M.: Fastigial cerebellar connections to the ventrolateral nucleus of the thalamus and the organization of the deseending pathways. In: Frigyesi, T., Rinvik, E., Yahr, M.D. (Eds.): Corticothalamic projections and senscrimotor activities. pp , Gereproduceerd met toestemming. Copyright 1972 by Raven Press, New York. Fig. 5.1 t/m 5.3 Uit Kuypers, H.G.J.~1., Kievit, J., Groen-Klevant, A.C.: Retrograde axonal transport of horseradish peroxidase in rat 1 s forebrain. Brain Res. 67, pp , Gereproduceerd met toestemming. Copyright 1974 by Elsevier/North-Hol land Biomedical Press. Fig. 6.1 t/m 6.7 Uit Exp. Brain Res. 29, pp , Gereproduceerd met toestemming. Copyright 1977 by Springer Verlag, New York Jnc.

10

11 1. In leid ing Enige inleidende opmerkingen over het motorische systeem. Het cerebellum is een belangrijk onderdeel in het geheel van hersenstrukturen die zorgen voor de besturing van de motoriek. Andere centra van motorische besturing zijn gelegen in de hersenschors, de thalamus, het Corpus Striatum en de hersenstam. De meeste van deze strukturen oefenen hun besturingsfunktie uit via afdalende banen naar het ruggemerg, hetzij direkt (hersenschors, hersenstam en cerebellum), hetzij indirekt (cerebellum, thalamus en Corpus Striatum). Een min of meer di rekte invloed vanuit het cerebellum verloopt via de laterale vestibulespinale baan. De indirekte motorische invloed vanuit het cerebellum komt via twee wegen tot stand. Eén weg loopt via vezelverbindin~en naar celgroepen in de hersenstam, van waaruit afdalende banen naar het ruggemerg ontspringen. De andere weg verloopt via vezelverbindin~en naar de thalamus. Deze verbindingen eindigen grotendeels in de Nucleus Ventral is Lateral is, de thalamische kern die op zijn beurt projecteert naar de motorische cortex, van waaruit het grootste deel der corticospinale vezels ontspringt. De afdalende banen naar het ruggemerg van de aap, die ten dele afkomstig zijn vanuit de cortex, en ten dele vanuit de hersenstam, verdienen nadere aandacht. De vezels vanuit de hersenstam eindigen hoofdzakelijk in de intermediaire zone van het ruggemerg. Op basis van hun eindigingspatroon zijn zij te verdelen in twee groepen; De eerste groep eindigt bilateraal in het ventramediale deel van de intermediaire zone. Hij wordt aangeduid als de ventramediale hersenstambaan en is in de hoofdzaak afkomstig van het vestibulaire complex, de Colliculus Superior (CS), den. lnterstitialis (Int) en de Formatic Reticularis (FR) (Kuypers et al. 62). De tweede groep vezels eindigt unilateraal in het dorsolaterale deel van de intermediaire zone. Hij wordt aangeduid als de laterale hersenstambaan, en is onder andere afkomstig van de pars magnocellularis van de N. Ruber (Kuypers et al. 62, Kuypers flf, Kuypers en Maisky 77). 11

12 12

13 De vezels vanuit de cortex van de aap eindigen niet alleen in de intermediaire zone van het ruggemerg, doch tevens in de dorsale hoorn, en op de motorneuronen van de ventrale hoorn (Kuypers 60). De vezels naar de dorsale hoorn hebben een modulerende invloed op de overdracht van inkomende sensorische informatie. De eerticale vezels naar de intermediaire zone zijn, net als die vanuit de hersenstam, te verdelen in twee groepen; Een gedeelte van deze vezels eindigt bilateraal in het ventramediale deel van de intermediaire zone, en is afkomstig van de rostraledelen van de precentrale motorische cortex volgens \.Joolsey et al. (50) en van een beperkt caudaal gedeelte van de precentrale gyrus. Het andere deel van de eerticale vezels eindigt contralateraal in het dorsolaterale deel van de intermediaire zone en in de ventrale hoorn op de motorneuronen van distale extremiteitspieren. Dit deel is voornarnel ijk afkomstig van de caudale delen van de precentrale motorische cortex (Kuypers 60, Kuypers en Brinkman 70). Hoofdzakelijk uit onderzoekingen in de kat is gebleken dat het ventramediale deel van de intermedia'1re zone invloed uitoefent op motorische voorhoorncel Jen die axiale en proximale spiergroepen besturen. Anderzijds beïnvloedt het dorsolaterale deel van de intermediaire zone de motorische voorhoorncellen die de spieren van de distale delen der extremiteiten besturen (~1olenaar 77). Fig Schematische weergave van enige aseenderende en deseenderende verbindingen vanuit de diepe cerebellaire kernen. Het grootste deel van de aseenderende vezels uit de Nn. Fastigi i naar de contralaterale N. Ventral is Lateralis van de thalamus kruist in hetcerebellum terwijl aseenderende vezels vanuit den. lnterpositus en den. Dentatus in het mesencephalon kruisen. Het is bekend uit de onderzoekingen van Voogd (Voogd 64, Voogd 67}, dat in-de kat een klein deel van de Fastiqiivezels aseendeert in het ipsi laterale Brachium Conjunctivum samen met de vezels vanuit lnterpositus en Dentatus. De deseenderende vezels vanuit den. Fastigi i eindigen op celgroepen in de hersenstam die projecteren naar het ventramediale deel van de intermediaire zone van het ruggemerg. Dit deel van de intermediaire zone ontvangt eveneens vezels vanuit de cortex cerebri, en wel vanuit bepaalde delen van de precentrale motorische cortex (gestippelde deel van de 1 inker hemisfeer). 13

14 'vlanneer wij nu deze verschillende opvolgende banen kortsluiten, dan zien wij dat enerzijds axiale en proximale spiergroepen voornarnel ijk onder invloed staan van het Vestibulaire Complex, de Col 1 iculus Superior, de N. lnterstitial is, de voornarnel ijk mediale delen van de Format ia Reticularis en het rostrale deel van de motorische cortex. Anderzijds worden de distale spieren der extremiteiten voornarnel ijk beinvloed door de meer laterale delen van de Formatic Reticularis, de pars magnocel lul ar is van den. Ruber, en de caudale delen van de motorische cortex. Deze verdeling in twee compar~imenten -een lateraal en een mediaal- is in veel delen van het motorische systeem terug te vinden. Een belangrijke vraagsteil ing in ons onderzoek nu was, of dezelfdeonderverdeling was terug te vinden bij de cerebellaire kernen, in het bijzonder bij hun aseenderende efferenten. Deze kernen immers projekteren naar alle hiervoor genoemde celgroepen in de hersenstam en, via de thalamus, ook naar de precentrale motorische cortex. Wij zullen nu, alvorens over te gaan tot de behandeling van ons onderzoekproject, eerst enige inleidende beschouwingen geven over de anatomische en functionele aspecten van het cerebellum, en over de anatomie van de thalamus. 14

15 1.2. Anatomie van het cerebellum van de rhesus aap. Het cerebellum van de rhesusaap, gelegen in de door het Tentoriurn Cerebell i overspannen achterste schedel groeve, is met de hersenstam verbonden door drie paren vezel bundels; van rastraal naar caudaal de Pedunculus Cerebell i Superior (PCS) de Pedunculus Cerebell i Medius (PCM) en de Pedunculus Cerebell i lnferior (PC I). De door ons vervolgde efferente aseenderende vezels vanuit de cerebellaire kernen verlopen in de Pedunculus Cerebel 1 i Superior en projecteren in de hersenstam voornarnel ijk naar de Pons, de N. Ruber en de thalamus. De centrale cerebellaire kernmassa werd niet altijd op dezelfde wijze onderverdeeld in verschillende individuele kernen. Zo onderscheidde Rasmussen (33) 2 kernen, een mediale en een laterale, terwijl vele auteurs een verdere onderverdeling in 3 kernen verdedigden (Al Jen 24, Jansen en Bradal 40, Rand 54, Carrea en Mettier 54, Jansen en Jansen 55, Thomas et al. 56, Carpenter en Stevens 57, MeMasters en Russel 1 58, Cohen et al. 58, Mehler et al. 58). In de huidige studie gaan W!J uit van eenonderverdeling in 4 kernen; een N. Fastigii (of N. Medialis), een N. lnterpositus Anterior, een N. lnterpositus Posterlor en een N. Dentatus (of N. Lateral is). Hiermee bevestigen wij de onderverdeling die in de meeste recente pub] i catles wordt vermeld {Voogd 64, Flood en Jansen 66, Courvil Je 66, Angaut en Bowsher 70, Angaut 70, Angaut 73,. Courvil Je en Caoper 70, Ric;he et al. 71, Rispal-Padel et al. 71, Flumerfelt et al. 72, Rinvik en Grofová 7lf, Roy en Courvil Je 74, Chan-Palay 77}. DeN. Fastigii (NF) is een in rostracaudale richting langgerekte kern, rijk aan cellen van variërende grootte (Courvi!Je en Cocper 70), welke parasagittaal gelegen is onmiddellijk boven het dek van de lfe ventrikel. De grens tussen de N. Fastigi i en de aangrenzende N. lnterpositus Posterlor (NIP) is in frontale coupes niet op alle niveaus even duidelijk. DeN. Interpositus Posterior (NIP) die lateraal en enigszins ventraal van den. Fastigii ligt, is wat langgerekt in rostracaudale richting. Terwijl het caudale deel van de NIP bestaat uit een compacte scherp afgrensbare massa cellen van variërende grootte (Courville en Caoper 70), wordt het rostrale deel gevormd door celgroepen welke door vezelbundels van elkaar gescheiden worden en de kern als het ware een rafelig aan- 15

16 zien geven. Het zijn deze rostrale uitlopers van de kernmassa die door hun nauwe kontakt met de mediaal gelegen N. Fastigi i een scherpe afgrenzing van beide kernen bemoei] ijken. Respectlevel ijk lateraal en dorsaal van de NIP 1 iggen den. Dentatus (ND) en den. Jnterpositus Anterior (NIA). De grootste van deze 2 kernen is den. Dentatus~ die de vorm heeft van een mediolateraal afgeplat ei. Hij is opgebouwd uit een massa van grote tot middelgrote cellen en in het centrum hiervan bevinden zich de efferente axonen welke rostramediaal de kern verlaten (de zogenaamde h i 1 us). Mediodorsaal wordt den. Dentatus geflankeerd door den. Interpositus Anterior~ die is samengesteld uit grote, polygonale cellen en kleine ronde of spoelvormige cellen ( Courvil Je en Caoper 70). Hij is duidelijk kleiner dan den. Dentatus, en op caudale niveaus moei] ijk van deze kern af te grenzen. Meer naar rastraal neemt de NIA in grootte toe en verplaatst zich ten opzichte van de ND naar dorsomediaal, zodat hij dan door eenduidelijke vezelbundel van de ND wordt gescheiden. De nauwe anatomische relatie tussen denfen de NIP enerzijds en de ND en de NIA anderzijds in de door ons onderzochte apen loopt analoog met de aanvankelijk door Voogd {64) in de kat gegeven onderverdeling van de cerebel la i re kernmassa in twee samengestelde kerncomplexen. Een indruk over de grootteverhoudingen van de cerebellaire kernen werd verkregen uit reconstructie van deze kernen in 7 apen door middel van projectie van frontale coupes op het horizontaalvlak (tabel 1). De hierboven beschreven centrale cerebellaire kernmassa wordt omgeven door een w~tte stof (bestaande uit afferente, intrinsieke en efferente axonen) en door de, in rostracaudale richting zeer sterk geplooide, cerebel la i re schors. Deze schors is niet alleen in rostracaudale tichting onder te verdelen in lob i en lobul i, doch laat zich ook in mediolaterale richting verdelen in zones. Uit gedetailleerde studies in de kat is eenonderverdeling in drie zones naar voren gekomen (Jansen en Bradal 40, Chambers en Sprague 55, 1 en 11). Deze zones zijn van mediaal naar lateraal: de vermis, die nauw verbonden is met den. Fastigii, de intermediaire zone, die verbonden is met het lnterposituscomplex, en de hemisfeer, die verbonden is met den. Dentatus. In hoofdstuk 1.3. zal in het kort op de functionele aspecten van deze corticonucleaire complexen worden teruggekomen. 16

17 Tabe 1 1: Verhouding in 1 engte- en breedtematen van de cerebell a i rekernen in 7 apen (~1acaca Rhesus). AAP N.DENT N IA NIP N.FAST Sex Gew L B L B L B L B M M M V V V V Gemiddeld Standaarddeviatie Gew.: Gewicht in kilo 1 s l (lengte) en B (breedte) in mm 1 s kern niet reconstrueerbaar door afmetingen van laesie Aangezien de effecten van krimping bij fixatie en kleuring der coupes niet exact meetbaar zijn, zijn slechtsonderlinge vergelijkingen zinvol. 17

18 1.3. Enige functionele aspecten van het cerebellum. Uit vele zowel neuroanatomische als neurofysiologische onderzoekingen is bekend dat het cerebellum een funktie heeft bij het uitvoeren van gecoördineerde romp- en extremiteitsbewegingen (Sprague en Chambers 54, Chambers en Sprague 55, I en I I, Sprague en Chambers 59, Chambers 72, Mi ller 74). De meeste onderzoekers zijn het erover eens dat het vermis-fastigi i-complex een preferentiële invloed uitoefent op de proximale motoriek, terwijl de beinvloeding van distale spieren en spiergroepen hoofdzake I ijk plaats heeft vanuit de complexen intermediaire cortex!nterpositus en hemisfeer-dentatus. In de kat zijn de invloeden op flexie-extensie-coördinatie van een cerebel la i re kern en zijn afferente cerebellaire cortex tegengesteld, waarschijn] ijk op basis van de inhiberende invloed van de eerticale Purkinjecellen op de neuronen van de centrale kernen ( lto et al. 64, lto et al. 70, Chambers et al. 72). Deze tegensteil ing kon door Yu (73) in de aap niet bevestigd worden. Een andere tegenstelling tussen cerebellaire schors en kernen vermeldde Kornhuber; de cerebellaire cortex zou het bewegingsaspekt van de motoriek verzorgen, terwijl het fixeren van spiergroepen in een bepaalde stand een funktie van de cerebellaire kernen zou zijn (Kornhuber 71). Vooral bij dieren met een wat meer gecompliceerd bewegingspatroon is de funktie van het cerebellum van groot belang; terwijl cerebellectomie bij de luiaard vrijwel geen stoornis in de motoriek oplevert, is de motorische stoornis na een dergelijke operatie bij dieren met een meer ontwikkelde motoriek als de wasbeer, de kat en de aap uitgesproken (Murphy en 0 1 Leary 73, Uirth en 0 1 Leary 74). De indruk bestaat dat stoornissen in het bewegingspatroon, die ontstaan zijn door uitval van (delen van) het cerebellum, althans ten dele kunnen worden gecompenseerd door de aktie van andere motorische centra. Een dergelijke compensatie kan op verschillende manieren tot stand komen door funktie-overname van andere cerebrale strukturen. In hetcerebellum zelf wordt uitval van één hemisfeer min of meer gecompenseerd door de andere hemisfeer, hetgeen blijkt uit het feit dat de motorische stoornis die optreedt na bilaterale cerebellumlaesie veel ernstiger is dan het totaal van motorische 18

19 stoornissen dat optreedt na twee unilaterale laesies (Sprague en Chambers 59, Wirth en 0 1 Leary 74, LaFleur et al. 74, Pairier et al. 74). Deze interhemisferale compensatie zou plaatsvinden via strukturen in de hersenstam (Sprague en Chambers 59). Een ander intracerebellair compensatiemechanisme zou optreden tussen de lnterpositus en Dentatus van één hemisfeer; een gecombineerde laesie van deze twee kernen levert ernstige tremor en ataxie op terwijl selektleve laesie van één der twee kernen vrijwel symptoomloosblij ft (Goldberger en Growden 73). Een zeer belangrijke mate van compensatie na cerebellaire uitval kan optreden door funktieovername van extracerebellaire strukturen, voornamelijk de cortex cerebri, op basis van informatie over resulterende bewegingen via gamma-afferenten en dergelijke (Goldberge r en Growden 73, Wirth en 0 1 Leary 74). Dat de Tractus Corticospinal is hierbij een belangrijke rol zou kunnen spelen, vormt moge! ijk de verklaring voor het feit dat na cerebellectomie in de aap een aanvankei ijke postoperatieve periode met ernstige ataxie en tremoren gevolgd wordt door een periode met snel herstel van de motorische funkties, vooral die der flexoren. Daarentegen laten de motorische stoornissen na cerebellectomie in de kat -opisthotonus, extensorhypertonie en ataxie- een veel minder snel herstel zien, volgens Wirth en 0 1 Leary op basis van de geringere ontwikkeling van de Tractus Córticospinal is in dit dier. Behalve motorische funkties zoals hiervoor vermeldblijkt het cerebellum ook meer algemene funkties te hebben. Zo vonden verschillende auteurs invloed op de pijnsensatie (Sprague en Chambers 59, Siegel en Wepsic 74) een invloed die zou verlopen via 11 gate contro] 11 in de hersenstam (Siegel en Wepsic 74). Voorts oefent het cerebellum invloed uit op attentie voor auditarische en visuelestimuli (Chambers en Sprague 55, I I, Peters en Menjan 70), op het spontane aktiviteitsniveau (Chambers en Sprague 55, I I, Sprague en Chambers 59, Peters en Menjan 70, Bleek en Peters 74), op stemming- met name euforie- (Sprague en Chambers 59, Peters en Menjan 70), en op autonome funkties zoals zweetsecretie, blaastonus en darmmot i 1 iteit (Chambers en Sprague 55, I I, Sprague en Chambers 59). In hoeverre de verschillende genoemde effekten hetzij onder] ing in causaal verband staan, hetzij het gevolg zijn van deprimair motorische effekten, is vooralsnog niet duidelijk. 19

20 Reeds lang bestaat de vraag naar de aard van de motorische invloed of invloeden die het cerebellum uitoefent op de motorische hersenschors. Bekend is de dichotomie cerebellum-basale ganglia, die inhoudt dat snelle gepreprogrammeerde bewegingen voornarnel ijk door cerebel la i re invloed gestuurd worden, en langzame bewegingen preferentieel door de basaleganglia worden gecontroleerd (Nashold en Slaughter 68, Kornhuber 71, Terzuolo et al. 73, 1). Verder schrijven sommige auteurs aan het cerebellum ook een initiërende funktie toe (Holmes 39, Evarts en Thach 69, Kornhuber 71, Terzuolo et al. 73, IJ, Thach 75, Meyer-Lohmann et al. 71) terwijl anderen daarentegen in het cerebellum een modulator van corticaal gegenereerde bewegingen zien (Mortimer 75). Recent vestigde Eccles de aandacht op de hypothese dat het cerebellum een belangrijke funktie zou hebben bij het aanleren vangecompliceerde bewegingen (Eccles 76). In zijn artikel stelt Eccles dat deze leerfunktie tot stand zou komen, doordat stimulatie vanklimvezels uit de Oliva lnferior naar de Purkinjecellen een potentiërende invloed heeft op bepaalde mosvezeleindigingen op de dendrieten van deze Purkinjecellen. De selectie van deze mosvezeleindigingen vindt plaats op basis van analogie in plaats en tijd tussen de excitatie van deze mosvezels en de potentiërende uitwerking van de respectieve] ijke kl imvezels. Bij de niet primair motorische invloeden speelt vooral het Fastigi i vermis-complex een belangrijke rol (Chambers en Sprague 55, I I, Peters en Manjan 70, Bleek en Peters 74). Vlat betreft de bovengenoemde inattentie voor auditarische en visuele st i mul i na vermis-fastigi i laesies (Chambers en Sprague 55, 11, Peters en Manjan 70), is het van belang dat Sasaki langs electrafysiologische weg bilaterale projecties vanuit de Fastigi i op de visuo-auditorische associatiegebieden in de parietale cortex aantoonde ( Sasaki et al. 76). Deze niet-motorische funkties lijken hoofdzakelijk in het caudale deel van den. Fastigii gelecal iseerd te zijn (Chambers en Sprague 55, I I). Het rostrale tweederde van de kern heeft een meer specifiek motorische funktie waarbij het middendeel een zekere voorkeur voor kop en voorpoten laat zien en het rostrale deel de achterpoten verzorgt (Chambers en Sprague 55, 11). Er vindt echter eveneens een sterke integratie in de kern plaats tussen voor en achterpoten, en tussen beide achterpoten onder] ing (Eccles 73), hetgeen bevestigd wordt door waarnemingen van Sasaki, die een bi later- 20

21 ale respons vond in de achterpootgebieden van de motorische cortex na Fastigii-stimulatie (Sasaki et al. 76). Hoewel de Fastigii dus niet al leen invloed heeft op de motoriek van de romp, doch eveneens op die der extremiteiten (Chambers en Sprague 55, I, Eccles 73, Sasaki 76), zien wij een duidelijke stoornis in de pyramidale funkties al leen na laesies van lnterpositus en Dentatus (Chambers en Sprague 55, 11). Het complex lnterpositus-intermediai re cortex verzorgt voornarnel ijk de motoriek van de ipsilaterale extremiteiten (Sprague en Chambers 54, Chambers en Sprague 55, I en I I, Sprague en Chambers 59, Nashold en Slaughter 68, Allen et al. 76). Deze invloed zou niet alleen tot stand komen via de aseenderende cerebel lo-thalamo-corticale weg, doch in belangrijke mate tevens via cerebel lo-rubro-spinale verbindin9en (Shapovalov et al. 72, Asanuma en Hunsprenger 75). De specificiteit in de N. lnterpositus en in de intermediaire cortex voor bewegingen der verschillende extremiteitsspieren is beduidend groter dan in den. Fastigi i. Er komen in laatstgenoemde kern veel neuronen voor die zowel informatie van voor- als achterpoot verwerken (Eccles 73), terwijl in de N. lnterpositus een hoge specificiteit per neuron bestaat voor voordan wel achterpoot afferenten (Allen et al. 76) De funktie van den. Dentatus is nog steeds minderduidelijk dan die van de overige cerebellaire kernen, mede omdat selektleve laesies bij oppervlakkige observatie vrijwel geen motorische stoornissen geeft (Goldberger en Growden 73, Poir"1er et al. 74). Verscheidene auteurs achtten de Dentatus van belang bij de motoriek van de ipsilaterale extremiteiten (Chambers en Sprague 55, I en 11, Nashold en Slaughter 68), vooral van hun meer distale delen (Goldberger en Growden 71). Sasaki (?6) vond na Dentatusstimulatie vooral responsen in de voorpooten aan gezichtsgebieden van de motorische cortex en in de mediale delen van het premotorische gebied. Sinds de experimenten van Brooks c.s. is meer bekend geworden over de specifieke motorische funkties van de Oentatus, waarbij bleek dat deze kern vooral van belang is bij de regu Jering van gepreprogrammeerde bal I istische bewegingen (Brooks et al. 72, Braaks 72, Brooks et al. 73 a en b, Brooks 74, Conrad en Brooks 71t). Zo ontstaan bij funktionele uitval door koeling van de Dentatus stoornissen in de regulatie van bewegings-acceleratie, bewegings-snelheid en bewegings-beëindiging, zoals recente] ijk is bevestigd door Beaubaton et al. 21

22 (78) in de baviaan. Compensatie van de insufficiënte motoriek treedt op door substitutie van langzame, feedback-gecorrigeerde bewegingen, welke in de basale ganglia gegenereerd zouden worden (Kornhuber 71, Terzuol o et al. 73). In ons onderzoekprojekt werd voornarnel ijk aandacht geschonken aan de anatomische gegevens die verkregen werden na selectieve cerebellaire kernlaesies. Het al dan niet optreden van postoperatieve motorische stoornissen na selectieve kernlaesies was in bepaalde gevallen dermate frappant dat wij hierover in het kort iets willen zeggen. De apen met een mldsagittalesplijting van het cerebellum vertoonden postoperatiefduidelijke stoornissen van de proximale motoriek. Slechts met grote moeite waren zij in staat zich op te richten, waarbij hevige atactische zwaaibewegingen van de romp optraden. Bewegingen van de distale delen der extremiteitenverliepen relatief ongestoord, zoals treffend werd geïllustreerd door één dier dat, 1 ig~end op de rug, vrijwel zondermoeilijkheden voedsel uit de etensbak nam en naar de mond bracht. Een selectieve vrijwel volledige NIP-laesie daarentegen (geval lp 1) veroorzaakte bij oppervlakkige beschouwing in het geheel geen motorische uitvalsverschijnselen. Bewegingen van proximale en distale spiergroepen waren niet verschillend van die van engeopereerde dieren. Mogelijk en zelfs waarschijnt ijk is dat een meer nauwkeurige analyse van het bewegingspatroon (zoals in de experimenten van Brooks c.s. werd toegepast) wel stoornissen aan het 1 icht zou hebben gebracht. Bij dieren met selectieve dentatus-laesies waren in het spontane bewegingspatroon evenmin stoornissen waar te nemen. pasten wij echter geen nauwkeurige bewegingsanalyse toe. Ook in deze gevallen In gevallen waarin meer uitgebreide cerebellaire laesies werden gemaakt, die delen van de Dentatus, Jnterposit-us Posterlor en.lnterpositus Anterior omvatten, zagen wij zeer uitgesproken stoornissen van voornarnel ijk de contralaterale spieren, waarbij zowel de coördinatie der proximale, als die der distale spiergroepen door heftige atactische bewegingen verstoord werd. Men zou uit deze waarnemingen via een eenvoudige aftreksom kunnen concludeïen, dat de destructie van de lnterpositus Anterior eenduidelijke motorische uitval veroorzaakt. Haarschijnt ijk is dit echter een oversimplificatie, en wordt deze uitval althans ten dele verklaard door het feit dat gecombineerde NIP-N0-22

23 laesies een meer uitgesproken motorische stoornis veroorzaken.dan te verwachten zou zijn op grond van de optelsom van geïsoleerde laesies van respectieve] ijk de lnterpositus Posterier en Dentatus (Goldberger en Growdon 73). In hoeverre bij deze grotere laesies beschadiging van passerende vezels uit de ipsilaterale of contralaterale N. Fastigi i heeft bijgedragen tot de stoornissen in het bewegingspatroon is niet duidelijk. 23

24

25 1.4. Anatomie van de thalamus van de rhesusaap. De thalamus is een symmetrische hersenstruktuur, welke bestaat uit twee spiegelbeeldige celmassa 1 s die mediaal gescheiden worden door de 3e ventrikel en lateraal geflankeerd worden door de CapsuJa lnterna. In horizontale coupes heeft de thalamus de vorm van een wig waarvan de punt naar rastraal is gericht. De thalamus wordt ruwweg verdeeld in een mediodorsaal deel en een ventralateraal deel door de Lamina ~1edullaris Interna (U11), welke lamina in horizontale coupes evenwijdig loopt met de laterale rand van de thalamische wig. Meer naar ventraal buigt de LMI mediaalwaartsom en maakt in de mediaani ijn contact met de LMI van de contralaterale thalamushelft. Driedimensionaal gezien heeft het geheel van de beide laminae dan de vorm van de wand van een schip waarvan de boeg naar rastraal wijst en de kiel ventraal van den. Medialis Dorsalis (t1d) ligt. Caudaal reikt de ventrale rand van iedere lamina niet meer tot aan de mediaani ijn doch 1 igt tegen het complex gevormd door het Centrum Medianum (CM) en den. Parafascicularis (Pf). Zowel de U11 als laatstgenoemd complex reiken caudaalwaarts niet geheel tot het caudale einde van de thalamus, doch eindigen op het niveau van de habenulaire kernen. Het meest rostrale deel van de LMI omvat een deel van het intrathalam"lsche traject van de Tractus Mammillothalamicus (TMT), d"1e dorsaalwaarts loopt naar de N. Anterior (A} van de thalamus. De N. Anterior, die een uitstulping vormt op het dorsale oppervlak van de rostrale thalamus, zet zich samen met den. Lateral is Dorsal is (LD) naar caudaal voort langs de dorsale rand van de LMI. Caudaal van de TMT bevinden zich in de LMI de intralaminaire kernen: rostraai den. Paracentral is (PCN) en caudaal de N. Central is Lateral is (CL). De ruimte omsloten door de Laminae Medullares lnternae van beide thalamushelften bevat de N. Media! is Dorsal is, welke rastraal wordt afgeschermd door den. Centralis densocellularis (Cdc). De MD is eivormig en heeft zijn grootste afmeting op het niveau van het CM-Pf-complex. Caudaalwaarts neemt de kern sterk in grootte af en bestaat tenslotte slechts uit een kleine celmassa die lateraal van de N. Habenularis (Hb) gelegen is en caudaal begrensd wordt door de pars 25

26 26

27 media\ is van het Pu\vinar (Pul). Het Pulvinar maakt deel uit van het latereventrale thalamuscompartiment, dat lateraal van de LMI is gelegen. De longitudinale as van dit langwerpige thalamuscompartiment verloopt in een caudolateraal-rostromediale richting onder een hoek van~ 45 graden met de mediaan\ ijn, ongeveer evenwijdig aan de laterale rand van de thalamische wig. Het meest rostrale deel van het latereventrale complex wordt gevormd door den. Ventral is Anterior (VA), welke kern te verdelen is in een mediaal pars magnocellularis (VAmc) en een lateraal pars parvicellularis (VApc). Door de VAmc loopt de TMT, die dorsaalwaarts opgaat in de LMI. De caudale grens van de VA staat vrijwel loodrecht op de laterale zijde van de thalamische wig. Hierdoor wordt, gaande van rostraai naar caudaal, de VA vanaf lateraal verdrongen door de caudaal eraan grenzende N. Ventral is Lateral is (VL). Het Ventral is Lateral is-complex strekt zich caudaalwaarts uit tot het niveau van het CM-Pf-complex, op welk niveau het op zijn beurt geleidel ijk van ventraal af wordt verdrongen door de Nn. Ventral is Posterlor Hedialis (VPM) en Ventralis Posterlor Lateralis (VPL). De staart van het VL-complex I igt dan bovenop de VPL en grenst caudaal aan de N. Lateralis Posterlor (LP). Deze laatste kern dringt als het ware van ventraal af door in het midden van de VL, zodat op frontale coupes het rostrale deel van de LP aan beide zijden geflankeerd wordt door delen van het caudale eind van het VL-complex. Op het niveau van de habenulaire kernen worden de LP en de VPL op hun beurt vanaf ventramediaal verdrongen door het Pulvinar. De pars medialis hiervan komt in kontakt met het achterste deel van de MD, waar deze caudaal van het CM-Pf-complex reikt. Het VL-complex is te verdelen in verschillende gebieden: den. Ventral is Lateral is pars oral is (Vlo), gebied X, de N. Ygntral is Lateral is pars medialis (Vlm), den. Ventralis lntermedius (VIM), den. Ventralis Lateralis pars caudalis (VLc), en den. Ventralis Lateralis pars post- Fig Frontale doorsneden door de thalamus van de rhesusaap met de gebruikte afkortingen van de thalamische kernen {zie 9. Lijst van gebruikte afkortingen). 27

28 rema (Vlps). De Vlo, die de voorhoede van het VL-complex vormt en grenst aan de lateracaudale grens van de VA, bevat opeenhopingen van m'tddelgrote donker gekleurde cellen. Het mediale deel van het rostrale gebied van het VL-complex, dat op het niveau van de PCN lateraal grenst aan de LM!, bevat veel vezel bundels maar verhoudingsgewijs weinig neuronen en wordt gebied X genoemd. Het meest ventramediale deel van het VL-complex, dat op dit niveau mediaal onder het mediale deel van de LMJ gelegen is, wordt de Vlm genoemd. Het resterende caudale gebied van het VL-complex 'ts te verdelen in een dorsaal deel en een ventraal deel. Het ventrale deel bevat zeer grote donker gekleurde cellen en wordt de V!~1 genoemd (Hassler 59). Het komt ruwweg overeen met den. Ventral is Posterier Lateral is pars oral is (VPLo) van Olszewsky (Olszewsky 52). De VIM ligt aldus in tussen de Vlo rastraal en den. Ventral is Posterier Lateral is pars eaudal is (VPLc) en de VPM caudaal. Het dorsale deel van het caudale VL-gebied, dat grote 1 icht gekleurde cel Jen bevat, wordt de Vlc genoemd. De Vlc vormt het staartstuk van het VL-complex, is gelegen bovenop de VPLc en wordt caudaal begrensd door de LP. De VPLc onderscheidt zich van het VL-complex door de variërende grootte van de erin voorkomende cellen. De kern 1 igt ventraal onder de Vlc en {meer caudaal) de LP, en wordt mediaal beç,rensd door de VP~L Caudaal van het CM-Pf-complex worden de VPL, de VPH en de LP van mediaal af verdrongen door het Pul, en wel zo dat de VPM wordt verdrongen door het Pulvinar pars oral is {Pul a), de VPLc en de LP door het Pulvinar pars lateralis (Pull) en de eaudate MD tenslotte door het Pulvinar pars media! is (Pulm). 28

29 2. Doel en overzicht van het onderzoek, schema van de werkwijze, en verantwoording der proefdieren. Zoals reeds vermeld in de inteiding is het primaire doel van deze studie om in de rhesusaap langs anatomische weg een inzicht te krijgen in de distributie van decerebel la i re verbindingen naar de cortex cerebri. Deze bereiken vanuit alle cerebel la i re kernen via synapsen in de thalamus voornarnel ijk de motorische cortex van de frontaal kwab. Hiertoe werd het onderzoek in twee projekten verdeeld. Het eerste deel -de cerebel la i re projekties naar de rostrale hersenstam en meer in het bijzonder de thalamus- werd uitgevoerd met behulp van twee anterograde anatomische technieken; de zilverkleuring van anterograad gedegenereerde axonen, en de autoradiografische demonstratie van axonen door middel van anterograad getransporteerd H3-Leucine. Met deze technieken was het rnagel ijk de distributie van aseenderende vezels en hun eindigingen vanuit de individuele cerebellaire kernen naar het mesencephalon en diëncephalon te bestuderen. Het te bestuderen gebied bleef in het algemeen beperkt tot het gebled tussen Commissura Anterior rastraal en de Colliculi Superiores caudaal. De verkennende studie werd gedaan met de zilverdegeneratiemethode, een methode die het gevaar in zich draagt van de onderbreking van passerende vezels uit andere dan de bedoelde cerebellaire kernen. Derhalve werd een controlestudie verricht met de autoradiografische techniek van het anterograad axonaal transport van H3-Leucine. Bij deze techniek wordt ~3-Leucine slechts opgenomen door cellen van de getnjiceerde cerebel la i re kern, en niet door de ter plaatse passerende vezels van naburige cerebellumkernen. Bij vergelijking van de resultaten verkregen met de twee technieken bleek, dat de distributie van gedegenereerde efferente vezels na selektleve destructie van een cerebel la i re kern of zijn efferente vezels, op essentiële punten vrijwel geheel gel ijk was aan de distributie van autoradiografisch gemerkte axonen na selektleve injectie van dezelfde kern met H3-Leucine. Het tweede deel van het onderzoek -de verbindingen vanuit de thalamus naar de frontopariëtale schors- werd u'1tgevoerd met de recent ontwikkelde techniek van het retrograad axonaal transport van Horse- 29

30 radish Peroxidase (peroxidase bereid uit mierikswortel). Aangezien het gebruik van anterograde degeneratie-technieken in dit projekt aanzien I ijke bezwaren met zich mee zou brengen door de onnauwkeurigheidsfaktor van stereotaktische technieken en het bezwaar van de onderbreking van passerende thalamocorticale vezels bij laesies in de rostrale thalamus en aangezien de vanouds bekende techniek van retrograde celveranderingenblijkens eerdere onderzoekingen op dit terrein (Akert 64) niet voldoende gevoelig en nauwkeurig is, vormde de Horseradish Peroxidase methode een vrijwel ideale techniek voor het in kaart brengen van de afferente verbindingen naar de frontale schors. Wij konden met deze techniek, naast de verbindingen vanuit de thalamus, ook ten dele nog onbekende afferenten aantonen vanuit andere subcorticale gebieden zoals de Substantia lnnominata (SJ), de Hypothalamus en de Locus Coeruleüs (LC). Bij beide projekten werd de distributie van de aangetoonde vezelverbindingen weergegeven in diagrammen van gestandaardiseerde thalamusniveaus, teneinde onder] inge vergel ijking van experimenten betreffende de beide vezelverbindingen te vergemakkei ijken. Zo was het uiteinde! ijk rnagel ijk te bepalen, welke schorsgebieden, via synapsen in de thalamus, beïnvloed kunnen worden door vezelverbindin9en vanuit de verschil lende cerebellaire kernen. Een vergel ijking met gegevens betreffende andere cerebellaire projekties en met gegevens betreffende de motorische funkties der cerebel ]urnkernen kompleteert deze studie. Zoals reeds eerder vermeld hebben wij deze studie uitgevoerd in de rhesusaap. Vlij zijn ons bewust van de ethische problematiek die heerst rond het gebruik van proefdieren in het algemeen en rond het 9ebruik van een zo hoog ontwikkeld dier als de rhesusaap in het bijzonder. Wij zijn echter tevens van_ mening dat bij onderzoek van het zenuwstelsel de klinische toepasbaarheid van de verkregen gegevens grotendeels wordt bepaald door de overeenkomst die bestaat tussen het zenuwstelsel van het onderzochte dier en dat van de mens. Deze overeenkomst is aanzien I ijk groter tussen mens en rhesusaap dan bijvoorbeeld tussen mens en kat. Zij wordt op anatomisch terrein bevestigd door de grote overeenkomst in struktuur van cerebellum, thalamus en cortex cerebri, en op functioneel terrein door bijvoorbeeld de overeenkomst in hooggediffe- 30

31 rentieerde motoriek van de distale delen der extremiteiten (ook wel aangeduid als pyramidale funkties). Deze overwegingen hebben ons doen kiezen voor de volgende procedure: Verkennende studies werden uitgevoerd in de rat en de kat. Door deze studies maakten wij ons vertrouwd met de te gebruiken technieken en kregen wij een indruk over de te verwachten moeilijkheden en resultaten. Hierdoor kon de uiteinde] ijke studie in de rhesusaap worden uitgevoerd met een zo gering mogelijk aantal proefdieren. Dit aantal werd nog verder verlaagd door het waar mogelijk kombineren van verschillende operaties en technieken in één proefdier. De behandeling der individuele proefdieren tenslotte werd door het geïndiceerd gebruik van antibiotica, analgetica en sedativa zoveel mogelijk aangepast aan het klinisch gebruike] ijke behandel ingsniveau. 31

32 3. Materiaal en methoden van het onderzoek naar decerebel lothalamische verbindingen Onderzoek met degeneratietechnieken. Als proefdieren werden gebruikt volwassen mannelijke en vrouwe! ijke katten (gemiddeld gewicht ca. 3 kilo) en juveniele mannelijke en vrouwe] ijke rhesusapen (macaca mulatta) met een gemiddeld gewicht van ca. 3.5 kilo. Voor het maken van cerebellaire kernlaesies werden de dieren onder intraveneuze nembutalnarcose gebracht en in een stereotactisch apparaat geplaatst. Na kj ieving van de nekhuid en naar caudaal afprepareren van de nekspieren werd de achterste schedelgroeve geopend vanaf het Foramen Magnum tot boven de Sinus Transversus. De dura mater werd gekliefd boven de Cisterna Magna en naar craniaal geopend. Na onderbinding werd unilateraal de Sinus Transversus gekliefd en werd het tentoriurn naar rastraal ingeknipt. Verschil lende methoden werden gebruikt voor het aanbrengen van laesies. Aseenderende axonen van den. Fastigii welke "tmmers voornarnel ijk kruisen in het cerebellum (Jansen en Jansen 55, Carpenter 59, Angaut 70) werden onderbroken door met een fijne zuiger het cerebellum te splijten in de mediaanlijn, waarbij vaak tevens een deel van de N. Fastigi i zelf werd gedestrueerd. Deze operatie werd in twee geval Jen gecombineerd met een unilaterale doorsnijding van het Brachium Conjunctivum met een scherpe haak. De N. Dentatus en zijn efferente vezels werden gedestrueerd door op een van te voren berekende afstand van de mediaan] ijn een parasagittale zuiglaesie aan te brengen. In sommige gevallen werd de N. Dentatus gedestrueerd door het aanbrengen van een serie coagulaties in hetzelfde parasagittale vlak met behulp van een stereotactisch ingebrachte electrode. Voor het laederen van den. lnterpcsitus Posterlor werd een ventraal deel van Lobulus Paramedianus weggezogen. Vervolgens werd den. lnterpositus Posterior, die dorsaal van de paramediane sulcus gelegen is in de blootgelegde witte stof, hetzij weggezogen met een gekromde zuiger, hetzij gecoaguleerd met een geboden electrode die 32

33 horizontaal werd ingebracht naast de vermis. Alle dieren overleefden de operatie 7 dagen, een overlevingstijd die in vroegere experimenten van Dr. D.G. Lawrence op onzeafdeling optimaal was gebleken voor het aantonen van gedegenereerde cerebel lothalamische vezels met zilvertechnieken. Vervolgens werden zij onder sublethale nembutalanesthesie geperfundeerd met fysiologisch zout, gevolgd door 10% forma\ ine, waarna de hersenen uit de schedel verwijderd werden. Na fixatie met 10% forma] ine-30% glucose werden het mesencephalon en het diëncephalon op het vriesmicrotoom gesneden in coupes van 20 urn, en vervolgens gedurende minstens 2 weken nagefixeerd in 10% forma] ine. Hetcerebellum en de lagere hersenstam werden ingebed in celloidine. en gesneden in 40 um coupes welke werden gekleurd met cresylviolet en met de Klüver-Barrera-techniek. Van de vriescoupes werd elke 10e gekleurd volgens een door ons gemodificeerde Fink-Heimer techniek (Fink en Heimer 67), terwijl elke erop volgende coupe werd gekleurd met cresylviolet of Klüver-Barrera (Klüver en Barrera 53) ten behoeve van cytoarchitectonische oriëntatie in de thalamus en de hersenstam. lr1 de door ons gehanteerde modificatie van de Fink-Heimer kleuring werden de volgende baden gebruikt; Oplossing: Aqua destillata Aqua destillata Aqua destillata Kal iumpermanganaat 0.05% Oxaalzuur 0.5% - Hyd roq u i non 0.5% Aqua destillata Aqua des ti I lata Aqua destillata Oplossing A bestaande Uranylnitraat 0.5% Zilvernitraat 2.5% Aqua destil lata u i t: 75 mi. 150 mi. 225 ml. tijd van incubatie: spoe 1 en spoe 1 en spoelen 3 I tot 25 I tot witte kleur spoelen spoelen s_poe 1 en 60' 33

34 Oplossing B bestaande uit: 30 1 tot 60 1 Uranylnitraat 0.5% 150 Zilvernitraat 2.5% 300 Aqua des ti llata Oplossing C bestaande u i t: Zilvernitraat 2.5% 30 Natriumhydroxide 2.5% 1.8 mi. mi. mi. mi. spoelen + 3' Mengen van deze 2 oplossingen geeft een bruin neerslag. Geconcentreerde ammonia wordt bijgetitreerd totdat het neerslag 1n oplossing is gegaan. Vervolgens wordt toegevoegd 1 druppel pyridine. 13 Reductie bestaande uit: spoelen tot Alcohol 96% 75 mi. bruine kleur Aqua destil lata 800 mi. Citroenzuur 1% 20 ml. Forma] ine 10% 17.5 mi. 14 Reductie 1' 15 Aqua destil lata spoe 1 en 16 Natriumthiosulfaat 0.5% + 3' 17 Aqua destillata spoelen 18 Aqua destillata spoelen 19 Aqua destillata spoel en De stappen 1 tot en met 11 geschieden met een relatief groot aantal coupes in een zogenaamd kleurmandje. Stap 12 geschiedt met 4 tot 6 coupes tegel ijk. Vanuit oplossing C worden de coupes individueel met een glasstaafje doorgevoerd naar de daarop volgende oplossingen. Goed spoelen bij iedere volgende stap is dan zeer belangrijk. Na de kleuring worden de coupes opgeplakt met alcohol-gelatine, ontwaterd door alcohol 100% en xylol en vervolgens afgedekt. 34

35 3.2. Onderzoek met behulp van autoradiografie. In zeven juveniele mannelijke en vrouwe] ijke apen (macaca mulatta) met een gemiddeld gewicht van ca. 3,5 kilo werden injecties van H3-Leucine geplaatst in één of twee cerebellaire kernen; in drie apen werd unilateraal één kern gevuld met Leuc"1ne, terwijl in vier apen bilateraal (in elke hemisfeer een kern) werd geïnjiceerd. Bij het bereiden van de te injiceren Leucine-oplossing werd uitgegaan van 1-Leucine, 4,5 H3, specifieke aktiv"1teit 55Cie/mmol, van Radiochemica] Centre Amersham. Dit H3-Leucine werd door verwarming tot 60 C onder stikstofgas ingedampt en vervolgens heropgelost in een van te voren bepaalde hoeveelheid gedestilleerd water, teneinde de gewenste concentratie Leucine in de gewenste hoeveelheid injectievloeistof te krijgen. De operatieprocedure is hetzelfde als beschreven werd in hoofdstuk 3.1 Per kern werden 3-10 injecties van telkens 8-20 ucie H3-Leucine in ul gedestilleerd water gegeven met een 10 ul Hami lton injectiespuit, resulterend in een hoeveelheid geinjiceerde radioaktiviteit van ucie per kern. Individuele injecties werden gegeven in stappen van 0.2 ul met tussenpozen van 30 sec., waarna de naald 3 minuten in situ werd gelaten. In drie dieren (NF1, NF2, NIP2) werden de autoradiografische injecties in het cerebellum gecombineerd met injecties van Horseradish Peroxidase in de cortex cerebri. Hiertoe werd na het vol tooien van decerebel ]urninjecties de wond in het achterhoofd van de aap in anatomische lagen gesloten. Vervolgens werd in dezelfde zitting de voorzijde van de hersenschedel geopend en werd HRP in de frontale cortex cerebri geïnj i ceerd. Oe drie dieren met gecombineerde cerebel la-cerebrale injecties werden na een overlevingstijd van drie dagen in diepe nembutalanesthesie geperfundeerd met een oplossing van 6% Dextran in 0.9% NaCl, gevolgd door de in hoofdstuk 5.2 beschreven 2.5% glutaaraldehyde-0.5% paraformaldehyde fixatievloeistof. De hersenen werden verder verwerkt volgens de in dat hoofdstuk beschreven methoden. Cortex en thalamus werden gesneden in coupes van 40 urn. Deze coupes werden gegroepeerd in drie series van elke vijfde coupe, waarvan één 35

36 serie na incubatie op HRP-aktiviteit werd nagefixeerd in 10% forma\ ine en vervolgens verder werd behandeld voor autoradiografie. Hetcerebellum en de lagere hersenstam van deze dieren werden in hun geheel nagefixeerd in 10% forma\ ine, getmpregneerd met een 10% farmal ine-30% sucrose-oplossing, en gesneden in 20 urn vriescoupes die autoradiografisch werden verwerkt. De te verwerken coupes werden opgeplakt met chroomaluin, ontvet in een alcohol-xylol-reeks, weer gehydreerd en vervolgens gedroogd in een stoof bij 36 C. In de donkere kamer werden zij gedoopt in een llford G5 fotografische emulsie, gedroogd, en verve 1 gen s in 1 i chtd i chte dozen gedurende drie tot zestien weken in een koelkast opgeslagen teneinde de in de coupes aanwezige radioaktiviteit op de aangebrachte emulsie te laten inwerken. Na deze expositietijd werden de coupes in de donkere kamer bij 16 C ontwikkeld in Kodak 019 ontwikkelaar, gefixeerd met U I I I fixeer, gespoeld en gedroogd. De coupes werden nagekleurd met cresylechtviolet. De distributie van de zwarte zilverkorrels op de coupes werd microscopisch bestudeerd bij een vergroting van 400 x onder 1 icht- en donkerveldbelichting en gecarteerd met behulp van een aan de microscoop gekoppelde X-V-plotter. De gemaakte carteringen werden vergeleken met de oorsprankel ijke coupes onder donkerveldbelichting bij geringe vergroting. Localisatie en onder\ inge afgrenzing van kernen in cerebellum, hersenstam en thalamus werd bepaald onder een projektiemicroscoop aan de hand van cytoarchitectonische criteria met de atlassen van 0\szewsky {52) en van Kusama en Mabuchi (70). 36

37 4. Resultaten van het onderzoek naar de cerebellothalamische verbindingen Onderzoek met degeneratietechnieken. Nucleus Fastigii in de kat. Om de validiteit van de veronderstelling, dat de efferente Fastigiivezels selectief onderbroken worden door het splijten van het cerebel Jum in het mldsagittale vlak te onderzoeken, werd deze operatie eerst uitgevoerd in 4 katten. Bij deze diersoort sinds de uitstekende studie van Angaut (70) is de distributie van de fastigiothalamische vezels in detail bekend. In 1 van onze katten werd tevens één Pedunculus Cerebell i Superior gelaedeerd. In de 3 katten (Cl, C2 en C4) met alleen een sagittale cerebellumsplijting, was de bilaterale aseenderende degeneratie symmetrisch over de hersenstam verdeeld. Ter hoogte van de Col! iculus Superior ver! iepen de bundels gedegenereerde vezels in het centrale tegmentum naast het centrale grijs. Vanu'1t deze hoofdbundels verliepen vezels naar de diepe Jagen van de Col 1 iculus Superior, de Commissura Posterior, het centrale grijs, en de mediale delen van de mesencephale reticulaire formatie. Via het dorsale deel van het prerubrale veld, het ventrale deel van het Centrum Medianum en de Zona lncerta 1 iepen de bundels gedegenereerde vezels naar de thalamus, waar ze eindigden in den. Ventralis Medialis (VM), den. Ventralis Lateralis (VL) en de N. Ventral is Anterior (VA). De degeneratie in het Centrum Medianum en de intralaminaire kernen leek geheel te bestaan uit passerende vezels. In de VMkwam alleen terminale degeneratie voor in het meest laterale deel van de kern. Caudaal in de VL was een grote hoeveelheid terminale degeneratie aanwezig in het ventramediale deel van de kern, onmiddellijk grenzend aan de intralam1naire kernen. Op meer rostra Ie niveaus strekte zich een smal!ere uitloper van deze terminale degeneratiegroep langs de intralaminaire kernen uit naar de dorsomediale delen van het VL-VA-complex. Naast de mediaal gelegen aanzien! ijke hoeveelheid terminale degeneratie bevonden zich in.de ventrolaterale delen van de VL kleinere groepen gedegenereerde vezels en terminal ia onmiddellijk mediaal van het rostra Je deel van 37

38 38 c2

39 de VPL. Deze degeneratie zette zich verder naar rastraal voort dan de mediale groep, en vormde dan ook in de VA de enige (ventraal gelegen) degeneratie. In één van de 3 gevallen werd de commissuur van de Colliculi lnferiores en het centrale grijs rond de caudale opening van de Aquaeductus Cerebri beschadigd. Naast de hierboven beschreven degeneratie werd in dit dier tevens bilaterale degeneratie gezien in de Coll iculus lnferior, het Brachium van de Colliculus lnferior, het Corpus Genieuiaturn Mediale, de N. Lateral is Dorsal is van de Thalamus en de Corpora Mammi llaria. N. Fastigii en Brachium Conjunctivvm in de kat. In 1 kat (C3) werd de mldsagittale cerebellumsplijting gekombineerd met een rechtszijdige onderbreking van de Pedunculus Cerebel 1 i Superior. De distributie van de degeneratie in de rechter VA en Vl, ipsilateraal aan de PCS-laesie was vrijwel identiek aan die in de 3 dieren met alleen een cerebellumspl ijting. Tengevolge van een 1 ichte beschadiging van de ipsilaterale Colliculus lnferior en den. Principa]is van de Trigeminus werd aan de rechter zijde tevens enige degeneratie gezien in het Corpus Genieuiaturn Mediale en het mediale deel van de VPM. De degeneratie in de 1 inker thalamus, contralateraal aan de PCS-laesie, was aanzien] ijk uitgebreider dan die in de rechter thalamus. Voornarnel ijk gedegenereerde vezels werden gezien in het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen, terwijl grote hoeveelheden terminal ia aanwezig waren in het ventralaterale deel van de VM, in vrijwel de gehele Vl (op de dorsale delen na), en in de laterale delen van de VA. Daarnaast bevonden zich enige gedegenereerde vezels '1n de Zona lncerta en in het caudale deel van de N. Reticularis. Fig Schematische weergave van de aseenderende degeneratie in het diëncephalon van de katten C2 (cerebellum-splijting) en C3 (cerebellumspl'ljting gecombineerd met unilaterale destructie van het Brachium Conjunctivum). Voor deze figuur en alle volgende figuren van hoofdstuk 4 geldt dat bunde~s gedegenereerde vezels zijn weergegeven door grote stippen en dat terminale degeneratie is weergegeven door kleine stippen. N.S.: De additionele degeneratie in het Corpus Genieuiaturn Mediale (CGM) van de rechter thalamus van kat C3 is waarschijnlijk het gevolg van beschadiging van de ipsilaterale Coll iculus lnferior. 39

40 Mediale deel Brachium Conjunctivum in de kat. Volgens de observaties van Voogd (64,67) bestaan er enige Fastigi i vezels die niet in hetcerebellum kruisen doch ipsilateraal opstijgen in het meest mediale deel van het Brachium Conjunctivum. Deze vezels kruisen vervolgens in het mesencephalon in de decussatie van het Brachium Conjunctivum. Teneinde de distributie van deze mediale BC-vezels te onderzoeken, werd in één kat {C5) het meest mediale deel van het Brachium Conjunctivum met een scherpe haak gedestrueerd, zonder daarbij schade aan de cerebellaire kernen toe te brengen. De aseenderende gedegenereerde vezels kruisten in dit geval met de rest van het BC in het mesencephalon en eindigden in het VL-VA-complex van de contralaterale thalamus. Enkele gedegenereerde vezels kwamen voor in de ipsilaterale thalamus, met name in de VPM en het mediale deel van het VL-VA-complex Dit is waarschijnlijk het gevolg van beschadiging van respectieve] ijk de ipsilaterale N. Principal is van de Trigeminus en van de Tractus Uncinatus, die dorsaal over het BC heenloopt. De gedegenereerde vezels in de contralaterale thalamus waren op dezelfde plaats gelecal iseerd in het VL-VA-complex als na midsagittale splijting van het cerebellum. Op de caudale niveaus van de VL was de degeneratie minder uitgebreid dan na cerebellumsplijting, terwijl zij in het rostrale deel van het VL-VA-complex juist meer uitgesproken was. Uit het voorafgaande mag geconcludeerd worden dat, indien er in het mediale deel van het ipsilaterale BC van de kat Fastigii-vezels Jopen, die kruisen in het mesencephalon, deze vezels naar dezelfde delen van het VL-VA-complex projecteren als de Fastigi i-vezels die in het cerebellum kruisen en verlopen in de contralaterale PCS. De meer uitgesproken degeneratie in het rostrale deel van het VL-VAcomplex van kat C5 is moge! ijk te wijten aan onderbreking van eveneens in het mediale deel van het BC verlopende NIP-vezels. In hoofdstuk 4.2. zal worden ingegaan op het bestaan van een overeenkomstige fastigiothalamische baan in het mediale deel van het ipsilaterale BC van de aap. De grote overeenkomst tussen onze gegevens, verkreqen in de kat, betreffende fastigiothalamische projekties na splijting van het cerebellum en de gegevens van Angaut (70) na unilaterale fastigiilaesies vormen een aanwijzing dat de meerderheid van de ascenderence Fasti9i i- 40

41 vezels kruist in het cerebellum. Uitgaande van deze gegevens werd op dezelfde wijze in de aap een onderzoek gedaan naar cerebellothalamische verbindingen vanuit den. Fastigii. N. Fastigii (NF) in de aap. In 3 apen (Ml-M3) met alleen een mldsagittale splijting van het cerebellum was de bilaterale degeneratie symmetrisch verdeeld in mesencephalon en diëncephalon. De aseenderende bundels van gedegenereerde vezels werden vervolgd vanaf het prerubrale veld, waar zij dorsaal rond de Tractus Habenulointerpeduncularis alsmede ventraal in het Centrum Medianum gelegen waren. Vrijwel geen gedegenereerde vezels eindigden in de Zona lncerta, het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen. Het grootste deel van de aseenderende vezels eindigde in de VIM en in de VL. Minder eindigingen werden gezien in de Vlc en in het laterale deel van de VA. De vezels bereikten deze kernen voornarnel ijk langs 2 wegen; een deel doorliep mediaal het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen, een ander deel 1 iep lateraal door het laterale deel van de VPLc. VL-complex bevond zich een dichte, vrij diffuse hoeveelheid terminale degeneratie mediaal in de VLc, de Vlo en gebied X. In het Daarnaast waren er in de VLc, de Vlt-1, de Vlo, en in mindere mate in de VA een groot aantal opeenhopingen van preterminale en terminale degeneratie, gerangschikt in een brede band van ventra-mediaal naar ventra-lateraal over de gehele breedte van de kern. Deze opeenhopingen warenonderling verbonden door strengen van gedegenereerde vezels en waren het meest uitgesproken caudaal in de Vlo. Zij zetten zich voort tot in het rostrelaterale deel van de Vlo, en bereikten vandaar de laterale VA. N. Fastigii en Brachiwn Conjunctivum in de aap. In 1 aap (M4) werd de mldsagittalesplijting van het cerebellum gecombineerd met een unilaterale doorsnijding van het rechter Br.3chium Conjunctivum. Fig Schematische weergave van de distributie van aseenderende degeneratie in het dieneephalon van kat C5 na doorsnijding van de uiterst mediale hoek van het rechter Brachium Conjunctivum zonder beschadiging van de cerebellaire kernen zelf. Symbolen zie fig N.B.: De distributie van de terminale degeneratie in het contralaterale VL-VA-complex is vrijwel hetzelfde als die na een cerebellumsplijting. 41

42 42

43 m4 43

44 In de rechter-thalamus van dit dier, ipsi lateraal aan de brachium conjunctivumlaesie, was de distributie van gedegenereerde elementen in het Vl-VA-complex vrijwel identiek aan de distributie gevonden na cerebellumsplijting alleen (apen M1-t13) zij het dat zich dorsomediaal in de Vlo eveneens enige kleine groepen degeneratie bevonden, die in de gevallen Ml-M3 niet voorkwamen. Daarnaast werd degeneratie gevonden mediaal in de VPM, waarschijnt ijk ten gevolge van beschadiging van de ipsilaterale N. Principal is van de trigeminus (Torvik 57). In de 1 inker-thalamus, contralateraal aan de brachium conjunctivumdoorsnijding, werd een grote hoeveelheid preterminale en terminale degeneratie gezien in vrijwel de gehele Vlc, VIM, caudale Vlo en gebied X, en in de meer laterale delen van de rostrale Vlo en de VA. Tenslotte bevond zich in de CL en de pars multiformis van de ~-ld eveneens een grote hoeveelheid terminal ia. De cerebellothalamische vezels bereikten de thalamus voornarnel ijk langs 2 wegen; een mediale weg loopt door het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen, en een laterale weg loopt door het laterale deel van de VPL. Daarnaast werden afferente vezels gezien die vanuit deze laatste hoofdstroom verder 1 iepen in de Zl en den. Reticularis (vergelijk Rand54). Eén punt verdient extra aandacht. Het valt op dat niet het gehele VL-VA-complex projecties ontvangt vanuit decerebel la i re kernen. Op de meer rostrale niveausblij ven de dorsale delen van het middengebied van de Vlo praktisch vrij van cerebellothalamische vezels. Vooral de opeenhopingen van donker gekleurde cellen in de rostraledelen van de Vloblijken grotendeels vrij te blijven van cerebellaire afferenten, Fig Schematisch~.. weergave.. v.an de distributie van..ascenderende degeneratie iil--het diëricé.phalon van de apen M3 (midsagittale cerebellumspl ijting) en M4 (midsagittale cerebellumsplijting gecombineerd met unilaterale destructie van het Brachium Conjunctivum). Symbolen zie fig N.B.: De degeneratie in de VPl van de rechter-thalamus van ~13 werd veroorzaakt door een kleine bloeding in het caudale deel van den. Gracil is. De degeneratie in de VPM van de rechter-thalamus van aap t\4 werd veroorzaakt door beschadiging van de aseenderende vezels van het ipsilaterale trigeminus-complex.

45 terwijl deze celgroepen volgens de bevindingen van Nauta en Mehler (66) juist wel afferenten ontvangen van het Globus Pall idus. Onze bevindingen zijn op dit punt in overeenstemming met die van Percheron (77), die dit gebied aanduidt als den. Ventralis Dralis Lateralis (VOL). De mediale delen van de VA en de VM ontvangen vrijwel geen cerebel lothalamische afferenten. In de discussie van hoofdstuk 9 zal hierop nader worden ingegaan. N. Interpositus Posterior in de aap. In 3 apen werden specifieke laesies aangebracht in den. lnterpositus Posterier (NIP), in 2 dieren unilateraal, en in 1 dier bilateraal. In aap 1P1 werden de 2 meest ventrale fol ia van het caudale deel van de Lobulus Paramedianus verwijderd, waarna evenwijdig aan de vermis een naar dorsaal gekromde zuiger werd ingebracht. Met als referentiepunt het rostraleeinde van de Nodulus werd in de centrale witte stof van het cerebel Jum een langgerekte zuiglaesie aangebracht. In dit dier werd een grote specifieke kernlaesie gemaakt, waarbij de NIP over vrijwel de gehele rostracaudale lengte volledig was gelaedeerd. Slechts een kleine rostrale uitloper van de kern was gespaard gebleven. Een dichte opeenhoping gedegenereerde vezels werd gezien in het dorsamediale deel van het ipsilaterale Brachium Conjunctivum. Vanuit deze bundel scheidden zich enkele gedegenereerde vezels af naar dorsaal. Deze bereikten het ventrale deel van het centrale grijs. Op meer rostrale niveaus vulde de zeer dichte bundel gedegenereerde vezels eveneens het dorsomediale deel van het BC. Hij kruiste in de decussatie van het Brachium Conjunctivum naar contralateraal en splitste zich vervolgens in twee delen. Een naar caudaal gerichte bundel daalde in het Brachium Conjunctivum descendens af in de contralaterale reticulaire formatie. Het grootste deel van deze vezels eindigde in een intermediaire dorsoventrale strook van den. Reticularis Tegmenti Pontis (RTP). Het grootste deel van de gedecusseerde NIP-vezels richtte zich echter niet naar caudaal doch 1 iep in het BC ascendens door den. Ruber heen naar rastraal. Een aanzienlijk deel van deze vezels eindigde in deze kern op de cel Jen van de pars magnocellularis. fen ander deel splitste zich van de hoofdbundel af naar dorsomediaal. Deze vezels eindigden in de diepe lagen van de Coll iculus Superior (CS), in het dorsale deel van 45

46 ip 1 ip 2 ip3 ip4

47 het Griseurn Centrale (GC), en in den. Darkschewitsch (Da). De hoofdbundel zelf zette zich naar rastraal voort door de N. Ruber en het prerubrale veld heen en 1 iep vervolgens over vrijwel de gehele thalamuslengte ventramediaal onder het laterale thalamuscompartiment. Op alle niveaus spl"1tsten zich van deze hoofdbundel naar dorsaal gerichte bundels gedegenereerde vezels af die eindigden in verschillende thalamische kernen -de VL ps, Vlc, VIM, VLo, 0ebied X en de VApc. Ze bereikten deze kernen weer langs 2 wegen; in caudale niveaus mediaal via het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen, en in meer rostrale niveaus lateraal via de VPL en de laterale delen van de VIM en de Vlo (Rand 54). Een zeer gering aantal vezels kruiste de mediaan} ijn wederom en bereikte de ipsilaterale thalamushelft. Zij 1 iepen via den. Reüniens en de intralaminaire kernen en eindi0den in het dorsomediale deel van de caudale Vlo. De eindigingen in de contralaterale thalamus waren niet gelijkmatig door het laterale thalamuscompartiment heen verdeeld doch waren gegroepeerd in ei landen van terminale en preterminale degeneratie, die onderling verbonden waren door bundels gedegenereerde vezels. Caudaal bevond deze degeneratie zich in de perifere delen van de Vlps, meer naar rastraal vulde zij grote delen van de VL en de VIM. De distributie van degeneratie in deze kernen was als volgt: een langgerekte vert"1kale strook, gelegen tegen de intralaminaire kernen aan, vulde de meest mediale delen van de Vlc, de VIM, de Vlo en gebied X. Evenzo bevond zich in de dorsolaterale en late~ale delen van de Vlc, VIM en Vlo een langgerekte verticale strook degeneratie welke tot in de caudale delen van de VA tegen de laterale thalamusrand aanla~. Tussen deze mediale en laterale stroken in bevonden zich dichte opeenhopingen Fig Schematische weergave van de distributie van aseenderende degeneratie in het contralaterale dieneephalon van de geval Jen IP1 t/m IP4 met selectieve laesies van den. lnterpositus Posterior. De gevallen IPl en IP4 betreffen unilaterale laesies in verschillende apen, de gevallen IP2 en IP3 betreffen laesies in de twee cerebellaire hemisferen en de resulterende degeneratie in de respectlevel i jke contralaterale thalami van één aap. Symbolen als in figuur L1.1. In geval IP1 werd een zeer geringe hoeveelheid ipsilaterale thalamische degeneratie waargenomen (zie tekst). Deze is niet in de figuur aangegeven.

48 van degeneratie in de centrale delen van de Vlc, de VIM, en de caudale Vlo. In het centrale deel van de rostrale Vlo beperkte de degeneratie zich tot een relatief smal Ie horizontale band welke dwars over de kern heen de mediale en laterale degeneratiestroken verbond. In de CL en de MD werden vrijwel geen terminal ia gezien. In de ipsilaterale thaiamus werd een gering aantal vezels gezien dorsomediaal in de Vlo, terwijl een duidelijk bilaterale verzameling gedegenereerde vezels aanwezig was in de rostraledelen van de Reüniens en de PCN. In aap lp 2-3 werden bi lateraal NIP-laesies gemaakt door elektrocoagulatie; aan één kant was de laesie vrij uitgebreid en besloeg over de gehele lengte van de kern het ventramediale ha\veátwee derdedeel, aan de andere zijde bevond zich een 1 ijnvormige laesie (diameter.:'::._ 0,5 mm) in de centrale delen van de NIP. Deze laesie zette zich horizontaal voort over de gehele kernlengte. De distributie van gedegenereerde vezels en eindigingen aan de zijde contralateraal aan de grootste NIP-laesie (1P2) was volledig gel ijk aan die, beschreven bij aap lpl, zij het dat de hoeveelheid gedegenereerde elementen in alle kernen (FR, RTP, N. Ruber pars magnocellularis (Rumc), lnterstitialis (Int.), Da, VL, VIM, de caudale VA en de rostrale PCN) beduidend geringer was. Aan de.zijde contralateraal aan de 1 ijnvormige NIP-laesie (1P3) werd een vermeldenswaardige hoeveelheid degeneratie al leen gezien in de thalamus en wel in de mediale delen van de Vlps, Vlc, VIM, gebied X, de Vlo en de rostrale PCN. Vanzelfsprekend was in de aap beoorde I ing van de ipsilaterale componenten van de thalamische degeneratie ten9evo\ge van de bilaterale cerebel \ai re operatie niet moge\ ijk. In aap 1P4 tenslotte beperkte de laesie zich tot de ventralaterale delen van het rostraletwee derdedeel van één NIP. Ook in deze a.9p was de hoeveelheid efferente gedegenereerde cerebellaire vezels veel geringer dan in aap lpl. De vezels ver\ ieten het cerebellum dorsomediaal in het ipsilaterale se, decusseerden in het mesencephalon, en spl ltsten zich vervolgens in een deseenderende tak naar de FR en de RTP, en een quantitatief veel belangrijkere aseenderende tak die eindigde in de Da, de pars magnocel lularis van de N. Ruber, en in de thalamus. De eindigingen in de contralaterale thalamus bevonden zich in de Vlps, de dorsomediale helft van de Vlc, en in de ventrale en me-

49 diale delen van de VIM, gebied X en de caudale Vlo. Zeer weinig vezels werden gezien dorsolateraal in de Vlc en Vlo, en bilateraal in de rostrale PCN, terwijl er vrijwel geen terminal ia werden gezien in de specifieke kernen van de ipsilaterale thalamus. N. Dentatus in de aap. In 3 apen slaagden wij erin om selektieve unilaterale laesies aan te brengen in de N. Dentatus. In aap D 1 werd met behulp van een van dorsaal ingebrachte fijne zu'1ger een ventraal deel van de Dentatus gelaedeerd. De laesie had haar grootste afmeting caudaal, waar zij de gehele ventrale helft van de N. Dentatus destrueerde, terwijl zij zich naar rostraai versmalde tot een radiaal segment dat alleen het centrale derdedeel van de ventrale dentatushelft besloeg. Gedegenereerde vezels werden diffuus in het gehele ipsilaterale BC waargenomen. Zij kruisten in de decussatie van het BC naar de contralaterale zijde, en splitsten zich daar in 2 bundels. Een naar caudaal gerichte bundel (BC descendens) daalde af in de reticulaire formatie en eindigde in het centrale deel van de RTP. Enkele vezels zwenkten naar dorsaal en eindigden moge] ijk in het centrale grijs en de Nucleus van de Commissura Posterier (NCP). Het grootste deel van de efferente dentatusvezels vervolgde na decussatie hun weg naar rastraal door den. Ruber. Jn deze kern eindigde een aanzienlijk deel van de vezels in de dorsale en mediale delen van de pars ~arvocellularis. Een kleine stroom gedegenereerde vezels takte van de hoofdbundel af naar dorsomediaal en eindigde in de Da en in mindere mate in den. lnterstitial is en het Griseurn Centrale. De hoofdstroom zelf vervolgde zijn weg naar rastraal via het prerubrale veld en 1 iep over vrijwel zijn gehele lengte onder de thalamus door. ~!aar dorsaal splitsten zich van deze bundel vezels af welke de thalamische kernen, evenals bij de vezels na laesies van denfen de NIP, via twee wegen bereikten: op de caudale niveaus 1 iepen zij mediaal via het CM-Pf-complex en de intralaminaire kernen, en op rostrale niveaus 1 iepen zij lateraal via de VPL, de VIM en de Vl (Rand 54), terwijl zij in de twee laatstgenoemde kernen tevens eindigden. Ook in dit geval was de terminale degeneratie gegroepeerd in onder] ing verbonden velden, die als volqt waren gelecal iseerd: Caudaal in de thalamus bevonden zich dichte ophopingen van preterminale vezels en terminal ia in het ventrale deel van 49

50 50 d 1 d 2 d3

51 de MDpl, in de CL en in het centrale deel van de Vlps. De degeneratie in de MDpl reikte niet verder rastraal dan het rostraleeinde van de Cl. Dit niveau vormde tevens de rostrale begrenzing van de in de intralaminaire kernen gelegen terminal ia. De degeneratie in de Vlps zette zich naar rastraal voort in het laterale thalamuscompartiment, waar twee concentraties van terminal ia konden worden onderscheiden; een langgerekte vertikale strook degeneratie vulde de meest laterale en dorsolaterale delen van de Vlc, de VIM, de Vlo en de caudale VA. Een veel zwaardere concentratie terminal ia bevond zich in de centrale delen van de Vlc, de VIM, en de caudale Vlo en in de laterale delen van gebied X. Een zeer gering aantal vezels van deze centrale degeneratiegroep zette zich naar rastraal voort tot in de eaudal eva. Een dunne mediale schil van het laterale thalamuscompartiment, onmiddellijk grenzend aan de intralaminaire kernen in de VIM, Vlo en gebied X, bleef vrij van degeneratie. De hoeveelheid gedegenereerde vezels in de PCN, met name in het rostrale deel van deze kern, was zeer gering. Een minimale hoeveelheid degeneratie tenslotte werd gezien in de thalamushelft ipsilateraal aan de dentatuslaesie; slechts enkele terminal ia bevonden zich hier dorsomediaal in de Vl en gebied X. In aap D3 werd op dezelfde wijze als in aap D 1 vanaf dorsaal een groot deel van een N. Dentatus weggezogen; alleen de meest mediale kerndelen rondom de hilus en in de rostramediale pool van de kern werden gespaard. Het verloop van de efferente gedegenereerde vezels via het ipsilaterale BC naar en vervolgens door de hersenstam was 1dent"1ek aan dat in het hiervoor beschreven dier. De vezels van de deseenderende tak van het BC eindigden wederom in de dorsale delen van de RTP, terwijl de aseenderende SC-tak na het afgeven van enkele vezels naar de Int., Da en het centrale grijs weer eindigde enerzijds in voornarnel ijk de dorsale delen Fig.- -If. 5. Schematische weergave van de distributie van aseenderende degeneratie in het contralaterale dieneephalon van de gevallen Dl t/m D3 met selectieve uni laterale laesies van de N. Dentatus. Symbolen zie fig De zeer geringe hoeveelheid ipsi laterale thalamische degeneratie is niet in de figuur aangegeven. 51

52 van den. Ruber pars parvocellularis en anderzijds in de thalamische kernen: de MDpl, de CL, en het VLc-VIM-Vlo-complex. Ook in dit geval bestonden de eindigingen in het laterale thalamuscompartiment uit twee groepen: een smalle vertikale strook in de dorsolaterale delen van de Vlc, VIM en Vlo en een veel grotere verzameling gedegenereerde elementen in de centrale delen van de VLc, VIM, Vlo en in de laterale delen van gebied X. De meest mediale schil van het laterale thalamuscompartiment, gelegen tegen de LMI aan, bleef weer vrij van degeneratie. Degeneratie in de ipsilaterale thalamus bleef beperkt tot enkele vezels in de mediale delen van het VL-complex. In aap 02 tenslotte werd het meest laterale deel met een fijne zuiger van het rostrale twee derdedeel van de N. Dentatus gelaedeerd. Het verloop van de efferente gedegenereerde vezels was gel ijk aan dat beschreven bij de twee voorgaande dieren. Ook het eindigingspatroon in hersenstam en thalamus was vrijwel identiek; ook in dit geval kon de thalamische degeneratie weer verdeeld worden in twee delen, terwijl de afwezigheid van degeneratie in het meest mediale deel van het laterale thalamuscompartiment bij dit dier nogduidelijker was dan in de twee voorafgaande geval Jen. Er werd geen ipsilaterale thalamische degeneratie gevonden. 52

53 4.2. Onderzoek met behulp van autoradioqrafie. De resultaten van onze autoradiografische onderzoekingen naar de efferente banen vanuit decerebel la i re kernen in de aap zul Jen eveneens per kern besproken worden; achtereenvolgens behandelen wij de efferenten van den. Fastigi i, den. Jnterpositus Anterior, den. lnterpositus Posterlor en de N. Dentatus. N. Pastigii. ln de voorafgaande studie van de efferente aseenderende projekties van de Nn. Fastigi i werden, uitgaande van het feit dat alleen de aseenderende fastigi i-vezels kruisen in het cerebellum, deze vezels selectief onderbroken door een mldsagittalesplijting van het cerebellum.!n het onderhavige projekt werden de projekties van de Nn. Fastigi i autoradiografisch onderzocht door in 2 dieren de N. Fastigi i aan één zijde selectief te injiceren met H3-Leucine. In de eerste aap, NF1, werden 5 injecties van elk 12 ucie H3-Leucine in een rostracaudale rij in één N. Fastigi i geplaatst. Tevens werd bij deze aap in de contralaterale frontale cortex een 1 ijnvormige serie injecties Horseradish Peroxidase evenwijdig aan de centrale sulcus geplaatst. Oe resultaten hiervan worden beschreven in hoofdstuk 6.1. geval C2. Na een overlevingstijd van _drie dagen was in de autoradiografisch behandelde coupes een overvloed aan zwarte zilverkorrels aanwezig over de gehele lengte van de geinjiceerde N. Fastigi i. De zilverkorrels vulden de kern op alle niveaus vol ledig op terwijl er vrijwel geen zwarting werd gezien in de overige cerebel la i re kernen; wel werd in een deel van de laterale vermale cortex, dat dorsaal boven de injectieplaats gelegen was, zwarting gezien. Langgerekte rijen van zwarte zilverkorrels worden door ons in het vervolg geïnterpreteerd als met H3-Leucine gevulde axonen. Deze axonenverlieten de kern op de rostra Je niveaus. Het overgrote deel van deze vezels kruiste in het cerebellum naar contralateraal en liep over het Brachium Conjunctivum h een naar ventraal. Dit is de Tractus Uncinatus. Een veel geringere hoeveelheid vezels 1 iep in de ipsilaterale cerebellaire witte stof naar lateraal en kwam te 1 iggen in het mediale deel van het irsilaterale Brachium Conjunctivum. 53

54 54

55 De contralaterale aseenderende bundel vezels bevond zich in de hersenstam aanvankei ijk tussen de Coll iculus lnferior en het Brachium Conjunctivum. Op het niveau waar het Brachium Conjunctivum naar ventraal zakt teneinde te gaan decusseren, bleef deze bundel dorsolateraal van de Oculomotoriuskernen in de FR gelecal iseerd. Op de caudale thalamusniveaus verplaatste hij zich verder naar dorsaal en bevond zich dan nabij de Tractus Habenulointerpeduncularis, onmiddel 1 ijk ventraal van het caudale deel van het CM. Over vrijwel de gehele rostracaudale lengte van de thalamus zette de hoofdbundel zich ventramediaal onder het laterale thalamuscompartiment naar rostraai voort. Op alle niveaus, van de Vlps tot aan het caudale deel van de VA, spl ltsten vanuit deze bundel naar dorsaal gerichte vezels af, die eindigden in de verschillende thalamische kernen: de Vlps, Vlc, VIM, Vlo, gebied X en de VA. Dichte opeenhopingen zwarte zilverkorrels worden door ons in het vervolg geïnterpreteerd als met H3-Leucine gevulde terminal ia. De distributie van deze terminal ia in de thalamische kernen was vrijwel volledig gel ijk aan de thalamische distributie van gedegenereerde vezels na de mldsagittale splijting van het cerebellum die '1n hoofdstuk beschreven is. De hoeveelheid zwarting bevond zich in de ventramediale delen van de VIM, van de caudale Vlo en van gebied x. Deze eindigingen breidden Fig. Lf. 6. Schematische weergave van de distributie van autoradiografische zilverkorreling in het contralaterale diëncephalon van de gevallen NF1-NF2 met selectieve uni laterale injecties van H3-Leucine in den. Fastigii, en van de gevallen NIA1 en NIA2 met selectieve injecties in den. lnterpositus Anterior. De geval Jen NF1 en NF2 betreffen unilaterale injecties in verschillende apen. In geval NIA1 werd tevens in de contralaterale cerebellaire hemisfeer de N. Dentatus geinj iceerd. In geval NIA2 werd in de contralaterale cerebel la i re hemisfeer de paravermale cortex geinjiceerd. Beiderzijds breidden.de injecti es zich ttaar rostr;aal. uit tot in het mesencephalon, met name tot in de Coll iculus lnferior (bilateraal) en in den. Parabrachialis Lateral is, de Lemniscus Lateral is en de meest dorsale delen van de Formatic Reticularis (al leen ipsilateraal aan de NIA-injectie). De additionele autoradiografische zilverkorreling in het CG~1, den. Suprageniculatus (SG) en (bi lateraal) het ventralaterale deel van de caudale MD wordt aan deze mesencephale injecties toeqeschreven. I~ deze figuur en de volgende figuren van hoofdstuk 4.2. zijn rijen z1 lverkorrels (autoradiografisch gemerkte axonen) weergegeven door grote stippen, wolkige opeenhopingen zilverkorrels (autoradioqrafisch gemerkte terminal ia) door kleine stippen. 55

56 zich echter mediaal langs de PCN verder naar dorsaal uit dan het geval was in de dieren met mldsagittale cerebellumsplijting. In overeenstemming met de distributie in deze dieren echter strekten zich vanuit deze mediaal gelegen groep opeenhopingen van zwarte zilverkorrels uit naar lateraal, en vormden zo een band die ventraal de gehele breedtevan de kern vulde. Deze velden zilverkorrels verplaatsten zich op de meer rostrale niveaus naar lateraal zodat in de rostrale VLo en de caudale VA slechts de meest laterale kerndelen gevuld werden. Niet al Je aseenderende vezelsverlieten hetcerebellum via de contralaterale PCS. Een geringe hoeveelheid vezels 1 iep vanuit het rostrale deel van den. Fastigi i naar lateraal en bereikte voor de NIP langs het ipsilaterale BC. In het mediale deel hiervan 1 iepen deze vezels naar rastraal. De meerderheid kruiste in de decussatie van het BC alsnog naar contralateraal en bereikte daar via het contralateraal gelegen deel van het BC de thalamus,alhoewel niet kon worden uitgesloten dat enkele vezels ook ipsilateraal naar rostraai 1 iepen. In ieder geval werden in de ipsilaterale thalamus eveneens enkele kleine opeenhopingen van zwarte zilverkorrels gezien. Deze bevonden zich in de ventramediale delen van de VLc en de VIM en in de mediale delen van de VLo. Het is echter rnagel ijk dat dit vezels zijn die reeds in het cerebellum zijn gekruisden die via den. Rëuniens in de thalamus terugkruisen. In hoeverre er hier dus sprake '1s van vezelverb'1ndingen die vanaf de oorsprong ipsilateraal blijven, dan wel dubbel kruisen zowel in het cerebellum als in de thalamus, dan wel een mengeling van beide, is niet duidelijk. Quantitatief vormen deze ipsilaterale thalamus-projekties nog geen tiendedeel van de contralateraal eindigende projekties. In een tweede dier, NF2, werd eveneens unilateraal den. Fastigii geinjiceerd (10 injecties van elk 8 ucie H3-Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water). Jo dit geval bevatte echter alleen het.caudale derdedeel van den. Fastigii een significante hoeveelheid zwarte zilverkorrels, terwijl tevens zwarting werd gezien in het deel van de laterale vermale cortex dat dorsaal boven de injectieplaats gelegen was. Het verloop van de ipsilaterale en contralaterale aseenderende vezels was vrijwel identiek aan dat in het hiervoor beschreven dier. Op de caudale niveaus was de distributie van de als term'1nalia geinterpreteerde opeenhopingen zwarte zilverkorrels in de contralaterale thalamus 56

57 vrijwel gel ijk. Hun uitbreid'ing naar rastraal was echter beperkter dan in het hiervoor beschreven dier. In de ipsilaterale thalamus tenslotte werden geenduidelijke velden zwarte zilverkorrels waargenomen. N. Interpositus Anterior. Door de geringe nauwkeurigheid van de stereotactische methode, gekopoeld aan het feit dat de NIA omringd wordt door de drie overige cerebel la i re kernen (de Dentatus lateraal en ventrocaudaal, de NIP ventrarastraal en mediaal, en de Fastigii mediaal) is het moeilijk een specifieke injectie of laesie van enige omvang in de NIA te plaatsen. Daar komt bij dat een volledigenja-laesie onvermijdelijk efferente vezels van de ipsilaterale Dentatus en van de contralaterale Fastigi i treft. Om deze redenen hebben wij de efferenten van de NIA alleen onderzocht met aut oradiografische technieken. In twee apen slaagden wij erin selectieve injecties H3-Leucine te plaatsen in de NI A, waarbij al leen de meest dorsale delen van de kern gevuld werden. In de eerste aap, NIA2, werd getracht bilateraal de NIA te injiceren (per kern 3 injecties van elk 12 ucie H3-Leucine in 0,6 ul en van 8 ucie in 0,4 ul). In de histologische coupes van dit dier werd gezien dat de zwarte zilverkorrels zich aan één zijde uitstrekten tot in de dorsomediale delen van de caudale N!A en de dorsale delen van de rostrale NIA. Aan de andere zijde waren de opeenhopingen zwarte zilverkorrels beperkt tot decerebel Ja i re cortex dorsaal van de NIA. Beiderzijds zetten de injecties zich te ver naar rastraal voort, zodat in beide Colliculi!nferiores zwarting werd waargenomen. Aan de zijde i-psilateraal aan de N!A-injectie was dit in zeer beperkte mate het geval, terwijl aan de contralaterale zijde een zeer dichte opeenhoping van zilverkorrels het centrale deel van de caudale Coll iculus lnferior vulde. lpsilateraal aandenia-injectie bevond zich in het mesencephalon eveneens autoradiografische zilverkorreling in de vezels van de Lemniscus Lateral is, in den. Parabrachialis Lateral is en in de dorsale delen van de Formatic Reticularis. Gezien de beperktheid van de kerninjectie en de resulterende geringe hoeveelheid van de rijen zi I verkorrels in de hersenstam, zal eerst de distribut le van z 1lverkorreling in de contralaterale thalamus besproken worden. Opeenhopingen van zilverkorrels in de thalamus van dit dier 57

58 waren beperkt zowel qua uitbreiding als qua intensiteit. Zij bevonden zich caudaal in de ventrale en laterale delen van de VLc en de VIH, tegen de dorsale grens van het rostrale deel van de VPLc aan. De meest rostrale localisatie van deze zwarting was in het uiterst ventralaterale deel van de caudale VLo. Daarnaast werden eindigingen waargenomen in enige andere thalamuskernen, lateraal in de pars lateral is van het Pulvinar, en bilateraal in het ventracaudale deel van den. Media] is Dorsal is, pars paralamel lar is, in het Corpus Genieuiaturn Mediale, speciaal de pars magnocellularis, en in den. Suprageniculatus. Gezien de uitbreiding van de cerebellaire injectie tot in het mesencephalon achten wij het waarschijn I ijk dat deze projecties afkomstig zijn van andere strukturen dan de NIA (zij werden immers ook niet waargenomen na destructie van het gehele BC, en evenmin in geval NI Al, met eenzelfde injectie in de N. lnterpositus Anterior, echter zonder uitbreiding tot in het mesencephalon). In de hersenstam werd alleen een geringe hoeveelheid eindigingengezien in de pars magnocellularls van den. Ruber. In een tweede dier, NIA1, werd den. lnterpositus Anterior geïnjiceerd met 4 injecties van elk 8 ucie H3-Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water. In de coupes van het cerebellum was zwarte zilverkorreling aanwezig in de dorsolaterale delen van de NJA over vrijwel de gehele rostracaudale lengte van de kern. Geen zwarting werd gezien in de neuronen van de andere cerebel la i re kernen in deze hemisfeer. In de thalamus bevonden zich eindigingen in de ventralaterale delen van de Vlc en de VIM. Zij strekten zich niet verder rastraal uit dan tot in het uiterst ventralaterale deel van de rostrale VIM. Geen vezels of eindigingen werden met name waargenomen in de bij de voorgaande injecties vermelde CGM, SG, Pul en de ~1Dpl. Projecties naar de ipsilaterale thalamus waren niet te beoordelen doordat in de andere cerebellaire hemisfeer den. Dentatus werd geïnjiceerd. In de hersenstam werd significante zwarting alleen gezien in de pars magnocellularis van den. Ruber. N. Interpositus Posterior. In 2 gevallen slaagden wij erin om selectieve injecties H3-Leucine te plaatsen in de NIP. 58

59 In de eerste aap NIPl werd een serie van 4 injecties van elk 12,5 ucie H3-Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water geplaatst in één NIP, terwijl aan de contralaterale zijde den. Dentatus werd geinjiceerd met H3- Leucine. In de tweede aap werden 3 injecties van elk 20 ucie H3-Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water geplaatst in beide Nuclei Interpos i ti Posteriores; in één kern ventromediaal, aan de andere zijde in het uiterste dorsocaudale deel van de kern. In de coupes van het cerebellum van aap NIPl bevonden zich aanzien] ijke concentraties zwarte zilverkorrels in de ventrale en ventromediale delen van de NIP. Omdat in deze aap aan de contralaterale zijde de Dentatus geinjiceerd werd, zal alleen de distributie van efferenten in de zijde van de hersenstam, contralateraal aan de NIP-injectie behandeld worden. Een grote hoeveelheid vezels werd gezien in het mediale deel van het lpsilaterale BC, een local lsatie die zij behielden tot aan de decussatie van het BC. Na decussatie splitste de bundel vezels zich in twee delen; een opstijgende bundel vervolgde zijn weg in het BC-ascendens en bereikte via de N. Ruber en het prerubrale veld de thalamus. Dichte opeenhopingen preterminale vezels en terminal ia bevonden zich in het dorsale deel van de oculomotoriuskernen en verder in de thalamuskernen, de Vlps, Vlc, Vlt-1, gebied X en de caudale delen van de-vlo. De distributie van deze korrels in de caudale thalamus vertoonde grote overeenkomst met de distributie van gedegenereerde axonen na NIPdestructie zoals vermeld bij aap IPl. In de rostrale thalamus echter, met name in de Vlo, was de dichtheid van de eindigingen in deze aap veel geringer dan de dichtheid van overeenkomstige gedegenereerde elementen '1n aap I Pl. De eindigingen beperkten zich in de rostrale Vlo tot de meest laterale delen van kern, en strekten zich mediaal in de thalamus niet verder uit dan tot in de rostraledelen van gebied X. Zij werden niet gezien in de VA. Er werd, behalve de na decussatie aseenderende bundel vezels (BC ascendens), tevens een quantitatief minder belangrijke deseenderende bundel (BC descendens) gezien die afdaalde in de reticulaire formatie en eindigde in de RTP. In de tweede aap met injecties in de 1 inkeren rechter Nn. Interpos i ti 59

60 1/1 v-1'-/r / I ;:<."\'~,i~n ~~~. ~ 0 VPI.:-:... o nip 1 nip 2 nd 1 60

61 Posteriores {NIP2) was in de coupes van het cerebellum slechts een ger~nge hoeveelheid zwarte zilverkorrels aanwezig boven het ventramediale v~erdedeel van de 1 inker NIP. De hoeveelheid zwarting in het eaudodersale deel van de rechter NIP was verwaarloosbaar. Door de beperktheid van de injectie in de kern, gecombineerd met de korte overlevingstijd van 3 dagen, was het niet rnagel ijk het verloop van de efferente vezels vanuit de NIP naar de thalamus te vervolgen. In de rechter thalamus zelf werden al leen opeenhopingen van terminal ia gezien in de Vlps en de caudale delen van de Vlc, contralateraal aan de eerstgenoemde injectie. In de 1 inker thalamushelft, contralateraal aan de minimale injectie van de eaudodersale NIP werden geen terminal ia waar~enomen. N. Dentatus. In 2 apen slaagden wij erin aan één zijde de Nucleus Dentatus min of meer selectief te vul Jen met H3-Leucine. Bij beide apen werd in de contralaterale cerebellaire hemisfeer eveneens een kerninjectie met H3- Leucine geplaatst. In de eerste aap betrof dit een injectie van de N. lnterpositus Posterior, in de tweede aap een injectie van den. lnterpositus Anterior. In de eerste aap, ND2, werden 8 injecties van elk 12,5 ucie H3-Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water geplaatst in den. Dentatus. In de coupes van het cerebellum bleek de kern over de gehele rostracaudale lengte gevuld te zijn met een zeer dichte concentratie zwarte zilverkorrels. Door de localisatie van het steekkanaal (horizontaal in de hilus van de kern) en de diffusie van de vrij aanzien! ijke hoeveelheid geinjiceerd H3-Leucine, werd tevens een significante, zij het beduidend geringere hoeveelheid zwarte zilverkorrels boven de andere cerebel la i re Fig Schematische weergave van de distributie van autoradiografische zilverkorreling in het contralaterale diëncephalon van de gevallen NIP! en NIP2 met selectieve injecties van H3-Leucine in de N. lnterpositus Posterior, en van de gevallen NOl en ND2 met injecties in den. Dentatus. De gevallen NIPl en ND2 betreffen één aap waarbij zowel in de 1 inker als de rechter cerebellaire hemisfeer werd geinjiceerd. Geval NIP2 betrof een unilaterale injectie van den. lnterpositus Posterior, in geval NOl werd in de contralaterale cerebel la i re hemisfeer den. lnterpositus Anterior geinjiceerd (geval NI Al, zie hiervoor). In geval NIP2 werd geen ipsilaterale autoradiografische zilverkorreling waargenomen in de thalamus. Symbolen zie fig

62 kernen waargenomen. Deze korreling bevond zich voornarnel ijk in de ventralaterale delen van de NJA en in het laterale twee derdedeel van de NIP, terwijl de NF vrij bleek te zijn gebleven van geïnjiceerd materiaal. Ook meer rostraai bleek diffusie te hebben plaatsgevonden; zilverkorrels bevonden zich ventraal van den. Dentatus, in de celgroep die door Bradal et al. (62) wordt aangeduid als Y. Een dichte bundel vezels verliet naar mediaal en naar rastraal de hilus van den. Dentatus, en vulde vrijwel het gehele ipsilaterale BC. Alleen het med'1ale deel van het BC bevatte zeer weinig zilverkorrels. Oe bundel vezels volgde het normale verloop van het BC en kruiste in de decussatie van het BC naar contralateraal om zich vervolgens in drie delen te splitsen. Een kleine bundel takte van de hoofdstroom af naar dorsomediaal en eindigde in den. lnterstitial is en het Griseurn Centrale. Een tweede dichtere bundel boog naar ventraal, daalde af in de reticulaire formatie van het mesencephalon en eindigde in het mediale twee derdedeel van de NRTPen in den. principal is van de 01 iva lnferior. Een derde quantitatief nog belangrijkere bundel boog naar rastraal en 1 iep door den. Ruber heen. In de dorsale en mediale delen van de pars pa rvocel lularis van deze kern bevonden zich dichte opeenhopingen zilverkorrels, door ons geïnterpreteerd als terminal ia. Een zeer dichte concentratie vezels en terminal ia werd waargenomen rastraal in de kern in een dorsomediale uitloper van de pars parvocellularis, terwijl via deze kernuitloper tevens rijen vezels het centrale grijs bereikten, waar zij ook eindigden. Slechts weinig eindigingen bevonden zich in het mediale deel van de tegen het centrale gr'1js gelegen N. lnterstitial is, terwijl de hoeveelheid terminal ia in den. Oarkschewitsch verwaarloosbaar was. Het merendeel van de vezels vervolgde zijn we9 via het prerubrale veld, en fiep onder het mediale deel van het laterale thalamuscompartiment naar rastraal. Vanuit deze bundel spl ltsten zich op alle niveaus naar dorsaal gerichte vezels af die eindigden in dichte opeenhopingen van terminal ia in de thalamische kernen. Caudaal bevonden deze ophopingen zich in de MDpl, in de CL en in de centrale delen van de Vlps. Jn de Vlc werden de dichtste opeenhopingen gezien in de mediale en dorsolaterale delen van de kern. Verder naar rastraal waar de CL overgaat in de PCN, waren geen terminal ia meer aan- 62

63 wezig in de intralaminaire kernen of in de MDpl, doch bevond zich nu een kleine groep terminalla in den. Centralis Superior Lateralis (Csl) Een dichte massa terminal ia bevond zich op deze niveaus in de mediale, centrale en dorsolaterale delen van de VJM. Deze massa zette zich voort in de ventrale delen van de rostrale Vlc, en in de caudale Vlo. Nog verder rostraal bevond zich een verticale strook terminal ia lateraal in de rostrale Vlo en een minder dichte strook mediaal in gebied X, terwijl enige groepjes eindigingen werden gezien tussen deze twee stroken in de rostrale VLo. In de VApc tenslotte bevond zich een gerin9e hoeveelheid zwarte zilverkorrels in het mediale deel van de kern te9en de VAmc aan. Het voorkomen van ipsilaterale thalamische projecties vanuit de Dentatus was in deze aap niet te beoordelen omdat in de andere cerebellaire hemisfeer de NIP geinjiceerd werd. In een tweede aap, NDl,werd den. Oentatus geïnj iceerd via twee horizontale steekkanalen met in totaal 12 injecties van elk 8 ucie H3- Leucine in 0,8 ul gedestilleerd water. In de coupes van het cerebellum was zwarte zilverkorreling aanwezig in de ventralaterale en de dorsolaterale delen van de N. Dentatus. Geen zwarting werd gezien boven de andere kernen in het cerebellum, wel bevond zich in de cortex, die dorsaal boven de geïnj iceerde N. Dentatus gelegen was, zwarte zilverkorrel ing. De vezels ver] i eten de hilus van de Dentatus naar mediaal en rastraal, 1 iepen in het ipsilaterale BC naar rostraai en kruisten in de decussatie van het BC in het mesencephalon naar contralateraal. De distributie van de eindigingen kwam sterk overeen met die van de voorgaande Dentatus"1njectie; zo werden zij waargenomen ventraal in de N. principal is van de 01 i va lnferior, mediodorsaal in de NRTP, in de reticulaire formatie van het mesencephalon en verder in de pars parvocellulari s van de-n. Ruber. De eindigingen in de thalamus waren weer gegroepeerd "1n dichte opeenhopingen, onder] ing verbonden door groepjes vezels met een geringere dichtheid. Caudaal bevonden deze opeenhopingen zich in de ~1Dpl, in de CL, en in de centrale delen van de Vlps en de Vlc. Meer naar rastraal vulden zij vrijwel het gehele centrale deel van de VJM en de centrale en mediale 63

64 delen van de caudale Vlo alsmede de laterale delen van gebied X. De meest rostrale opeenhoping eindigingen werd gezien op de grens van de rostrale Vlo en het rostrale deel van gebied X. De hoeveelheid korrels in de caudale VA was uiterst gering. Ook in dit dier konden de ipsilaterale Dentatusprojecties op de thalamus niet worden bestudeerd omdat in de andere cerebellaire hemisfeer de NIA werd geinjiceerd. 64

65 4.3. Korte discussie De door ons met de degeneratiestudie gevonden totaaldistributie van in de aap bevestigt op de meeste punten eerder gedane bevindin9en. Door de localisatie van het sneevlak van het door ons op degeneratie onderzochte hersenstam-thalamus-blok konden wij de distributie van de PCSvezels slechts rastraal van de Colliculus lnferior vervolgen. Zo vonden wij eindigingen in de mesencephale Formatic Reticularis (Rasmussen 33, Rand 54, Thomas et al. 56, Cohen et al. 58, Hehler et al. 58, MeMasters en Russell 58, Voogd 64, Voogd 67, Walberg et al. 69, Bradal et al. 72, Mil Ier en Strominger 77, Chan-Palay 77) en in de diepe lagen van de Colliculus Superior tthomas et al. 56, Cohen et al. 58, Carpenter 59, Voogd 64, Angaut 68), welke zich in gering aantal voortzetten naar rastraal tot in de ~J. Commissurae Postericris (Thomas et al.56, Mehler et al. 58, Carpenter 59, Voogd 64). \-. 1 eliswaar zagen wij eindigingen in den. Oculomotorius (Allen 21f, Sachs en Fineher 27, Rasmussen 33, Gerebtzoff 36, Rand 54, Carpenter en Strominger 64, MiJler en Strominger 77, Chan-Palay 77) bi lateraal, doch wij achten het niet uitgesloten dat deze projecties afkomstig zijn van het bij de Brachium Conjunctivum-laesie beschadigde Vestibulair Complex, speciaal het gebied Y (Brodal et al. 62). Een zeer groot aantal vezels vulde den. P,uber; zowel de pars magnocellularis als de pars parvicellularis waren gevuld met terminal ia en preterminale degeneratie (Allen 21f, Sachs en Fineher 27, Rasmussen 33, Gerebtzoff 36, Rand 54, Verhaart 56, Cohen et al. SB, MeMasters en Russell 58, Mehler et al. 58, Voogd 64, Voogd 67, Courville 66, Angaut 70, Condé en Angaut 70, Flumerfelt en Otabe 72, Angaut 73, ~lil Jer en Strom'1nger 77, Chan-Palay 77), Terminal ia werden eveneens, zij het in veel geringere hoeveelheden, gezien in het Griseurn Centrale (Allen 24, Ransun en In-gram 32, R.and 54, Cohen et a l. Sü, Mehler et al. 58, Voogd 64, Angaut en Bowsher 70, Chan-Palay 77}, in de mediale delen van de N. lnterstitial is (Rand 511, Thomas et al. 56, Cohen et al. 58, Mehler et al. 58, Voogd 64, Chan-Palay 77), en in de N. Darkschewitsch (Rand 54, Thomas et al. 56, Carpenter en Stevens 57, Voogd 6~, Voogd 67, Chan-Palay 77). De eindigingen in het Griseurn Centrale warenduidelijk bilateraal. 65

66 In de Nn. lnterstitial is en Darkschewltsch was de hoeveelheid lpsi laterale degeneratie vergeleken bij de contralaterale eindigingen echter verwaarloosbaar. Onze voornaamste aandacht gold echter de verbindingen naar de thalamus, welke door vrijwel alle auteurs vermeld werden (Allen 24, Ranson en lngram 32, Rasmussen 33, LeGros en Clark 36, Gerebtzoff 36, Crouch en Thompson 38, Hassler 49, Rand 5~, Carrea en Mettier 54, Verhaart 56, Thomas et al. 56, Carpenter en Stevens 57, MeMasters 57, MeMasters en Russell 58, Cohen et al. 58, Carpenter 59, Voogd 64, Angaut 70, Angaut en Bowsher 70, Condé en Angaut 70, Angaut 73, Rinvik en Grofeva 7L1, Percheron 77, Stromingeren Milier 77, Chan-Palay 77). Eindigingen werden gevonden in de volgende thalamuskernen; MDpl, CL, Vlps, Vlc, VPLc, VIM, Vlm, Vlo, gebied X en de VApc. Wat betreft de projecties van de individue1e cerebel la i re kernen vonden wij het volgende: Het grootste deel van de aseenderende Fastigi i-vezels kruist als de Tractus Uncinatus in het cerebellum, loopt als een afzonder! ijke vezelbundel in de hersenstam naar rostraai (de :uncrossed ascending 1 imb of the brachium conjunctivum: 1 van Carrea en Mettier 54), en bereikt het caudomediale deel van het contralaterale thalamische VL-complex. Hier eindigen de vezels voornamelijk in de ventramediale delen van de Vl~l en de caudale Vlo, en ventraal in het caudale deel van gebied X. Geringere en meer fragmentarische projecties eindigen in de ventrale delen van de Vlc, in de intermediaire en laterale delen van de ventrale helft van de VIM en caudale Vlo, en in het ventralaterale deel van de rostrale Vlo. Een klein deel van deze in het cerebellum gekruiste vezels kruist terug in de tlassa Intermedia van het di~ncephalon en eindigt in de mediale delen van het ipsilaterale VL-complex. Niet alle Fastigi i-vezels kruisen in het cerebellum; een kleine doch duidelijke bundel vezels verlaat het cerebellum in het dorsomediale deel van het ipsilaterale Brachium Conjunctivum, zoals reeds eerder werd beschreven in de kat (Voogd 64, Voogd 67), kruist in de decussatie van het Brachium Conjunctivum en eindigt eveneens in de hiervoor beschreven gebieden van de contralaterale thalamus. Hogel ijk vervolgt een deel van deze vezels zijn weg ipsilateraal om samen met de dubbel 66

67 gekruiste vezels te eindigen in de ipsilaterale thalamus. De door ons gevonden thalamische distributie van de Fastigi i-vezels komt nog het meest overeen met de resultaten van Angaut (Angaut en Bowsher 70, Angaut 73), die immers ook het caudomediale deel van het VL-complex als het voornaamste eindigingsgebied van deze vezels beschreef. De meer lateraal eindigende vezels werden door hem echter niet beschreven, mogelijk omdat deze in de kat minder uitgesproken zijn dan in de aap. Daarentegen vermeldt hij eindigingen in de VA, welke door ons niet worden bevestigd, waarschijnlijk omdat de VL-VA-grens in kat en aap verschillend gelegd wordt (respectieve] ijk dorsoventraal en mediolateraal). In tegenstel 1 ing tot sommige vroegere auteurs vonden wij geen significante hoeveelheid eindigingen in het CM-Pf-complex ~vereenkomstig de bevindingen van Harding 73), de intralaminaire kernen, de MD, of het ventrobasil la i re complex (Carrea en Mettler 54, Thomas et al, 56, MeMasters en Russell 57, Carpenter 59). Een onjuiste interpretatie van passerende vezels 1 igt hieraanwaarschijnlijk ten grondslag. De door ons gevonden thalamische projecties van den. lnterpositus Anterior blijven beperkt tot de caudale en laterale delen van het VLcomplex; zij eindigen in de ventrale en laterale delen van de Vlc en de VIM, en in het meest ventralaterale deel van de caudale Vlo. Geen projecties worden met name waargenomen in de MD, de intralaminaire kernen en in de rostrale thalamus. Ook Angaut (73) vermeldde dat de cerebel lothalamische vezels uit de NIA voornarnel ijk lateraal in de VL eindigen. TervJijl in zijn bevindingen de NIA-vezels het quantitatief belangrijkste deel van het BC vormen, vonden wij dat de (door ons geinjiceerde delen van de) NIA slechts een geringe hoeveelheid vezels naar de thalamus zonden. Ongetwijfeld speelt de geringe afmeting van onze beide injecties hierbij een rol. In hoeverre echter de door Angaut vermelde uitgebreide projectiezone ten dele het gevolg is van bij denia-laesies gedestrueerde passerende Dentatusvezels, een gevaar dat zowel door Angaut als door anderen (Rispal-Padel et al. 71) werd onderkend, blij ft de vraag. t~ogelijk wordt dan ook de door Angaut gevonden meer rostrale uitbreiding van het NIA-projectiegebied ten dele door deze Dentatus-vezels veroorzaakt. De door ons gevonden distributie van NIA-vezels beschouwen wij.voorlopig als niet meer dan een minimum, aangezien het slechts vezels betreft uit het dorsale deel van voornarnel ijk de rostrale NIA. lnteres- 67

68 sant in dit verband is dat Flumerfelt en Otabe (72) vonden dat de cerebellorubrale vezels uit de NIA sarnatotopisch georganiseerd zijn, waarbij de rostrale NIA projecteert naar het achterpootgebied van de N. Ruber pars magnocellularis, en de caudale NIA verbindingen stuurt naar de voorpoot- en rompgebieden van deze kern. Indien een dergelijke sarnatatopie ook in de thalamusprojecties bestaat, zou een injectie welke zich uitstrekt tot meer caudale delen van de NIA dan door ons werden geinjiceerd, resulteren in thalamische projecties die meer mediaal en rostraai gelegen delen van het Vl-complex vul Jen. De projecties van de NIP strekken zich in de thalamus over een beduidend groter gebied uit dan die van de NF of de NIA. Zij strekken zich uit van het meest caudale deel van de VLps tot de meest laterale delen van de rostrale Vlo en de caudale VApc. Deze projectie bevind zich niet diffuus door het gehele VL-complex heen, doch bestaat uit dichte concentraties NIP-vezels welke gescheiden worden door vrijwel vezelvrije VL-delen. Opvallend hierbij is dat het uiterst mediale deel van het Vl-complex, tegen de intralaminaire kernen aan, een duidelijke projectie vanuit de NIP ontvangt, terwijl dit gebied juist vrij blij ft van Dentatus-vezels. Een zelfde indruk van complementariteit tussen Dentatus en lnterpositus Posterier projecties in de thalamus krijgt men in de Vlps, waar de NIP-vezels zich beperken tot de periferie van de kern, terwijl die van de Dentatus juist centraal gelecal iseerd zijn. De zwaarste concentratie NIP-vezels bevindt zich in vrijwel alle geval Ten in de centrale delen van de VIM en de ventralaterale delen van de caudale Vlo. Onze bevindingen verschillenduidelijk van die van Angaut (Angaut 70, Angaut 73) in die zin dat hij juist een zeer beperkte projectie vanuit de NIP op de thalamus vermeldt. Wel is ook bij hem het projectiegebied grotendeels lateracaudaal in het VL-complex gelecal iseerd. Meer overeenkomst zien wij tussen onze gegevens en die van Rispal-Padel en Gangretto (77), waarin langs fysiologische weg een uitgebreide projectie vanuit de NIP naar de thalamus werd beschreven, welke veel overeenkomst vertoonde met die van de Dentatus. Opvallend feit hierbij is dat zij, ondanks de sterke overlapping van Dentatus- en lnterpositus Posterior-projectiegebieden, op geen enkel VL-neuron een convergentie van monosynaptische ND en NIP-vezels konden aantonen. Dit gegeven zou 68

69 ervoor kunnen pleiten dat de door ons gesignaleerde complementariteit tussen NIP- en NO-projecties door het gehele VL-complex heen stand houdt. Geen NIP-projecties tenslotte bereiken de CL of de MDpl, kernen welke eenduidelijke Dentatus-projectie ontvangen, terwijl er in de rostrale PCN juist wel NIP-vezels doch geen NO-vezels werden gesignaleerd. De N. Dentatus heeft het meest uitgebreide thalamische projectiegebied van de vier intracerebellaire kernen. Vezels uit de Dentatus eindigen in grote hoeveelheden in de ~1Dpl, CL, Vlps, Vlc, VIM, Vlo, gebied X en in geringere aantallen caudaal in de VApc. De door ons gevonden projecties naar de MDpl en de CL, welke verschillende auteurs reeds vermeldden na laesies van het Brachium Conjunctivum (o.a. Allen 24, Ransenen lngram 32, Rasmussen 33, Thomas et al. 56, Mehler et al. 58, Carpenter 59, Stromingeren MiJler 77, ~1iller en Strominger 77) zijn volgens de gegevens in deze studie geheel afkomstig van de Dentatus, alhoewel door de beperktheid van de gegevens betreffende de NIA een component vanuit deze kern niet uitgesloten kon worden. De dentatusprojecties in de thalamus zijn, evenals die van de andere cerebellaire kernen, gegroepeerd in dichte opeenhopingen die gescheiden worden door gebieden waarin de hoeveelheid dentatusvezels gering tot nihil is. In dit opzicht, en ook in de Uitbreiding van het totale dentatusprojectiegebied, zijn onze resultaten gel ijk aan die van Chan Palay 77. Haar interpretatie van deze 11 wolkige 11 vezelopeenhopingen is echter een andere dan de onze. Zij gaat ervan uit dat de concentratieverschillen voornarnel ijk het gevolg zijn van de beperkte afmetingen van individuele dentatusinjecties, zodat deze vrijwel verdwijnen wanneer men de projecties van een (hypothetische) volledige dentatusinjectie beschouwt (zie Chan-Palay 77, p , fig. 13.9). Ons inziens daarentegen zijn deze concentratieverschillen een inherente eigenschap van de totale thalamische dentatusprojectie (wij constateerden ze immers eveneens bij injectie van de totale Dentatus), en vormen zij de anatomische basis van de door ons gepostuleerde complementariteit tussen NIP- en NO-projecties in de thalamus. De zwaarste concentratie van dentatusvezels zien wij in de centrale en dorsomediale delen van de VIM en de Vlo, overeenkomstig de gegevens van Angaut 73, Rispal-Padel et al. 71, Rispal-Padel en Gangretto 77, 69

70 en Chan-Palay 77. Betreffende de ipsilaterale projecties van de N. Dentatus, die volgens Chan-Palay (77) een nietonaanzienlijk deel van de uit deze kern afkomstige vezels betreffen, moeten wij concluderen dat deze in de door ons bestudeerde gevallen weliswaar aanwezig waren, doch quantitatief een uiterst ondergeschikte rol speelden. lpsilaterale projecties naar de N. Ruber konden wij in het geheel niet bevestigen. Mogelijk moet de verklaring voor deze discrepanties gezocht worden in een verschil Jende gevoeligheld van de gebruikte technieken (respectievelijk Fink-Heimer en H3-Leucine tegenover 535-Methionine) voor de verschillende componenten van de dentatusprojectie. Betreffende een somatotepische organisatie in de dentato-thalamische verbindingen tenslotte nog het volgende. Chan-Palay (77) vermeldde dat het caudale deel van de N. Dentatus preferentieel projecteert naar de mediale delen van de thalamus, terwijl de rostraledelen van den. Dentatus juist naar de laterale thalamus-delen projecteren. In het algemeen waren onze injecties en operaties in de N. Dentatus te uitgebreid om een duidelijke uitspraak te doen over een somatotepische organisatie in deze kern. Het valt in onze resultaten echter op dat, hoewel bij vrijwel al onze operaties de caudale delen van den. Dentatus geraakt werden, de meest mediale schil van het VL-complex die gelegen is tegen de intralaminaire kernen steeds vrij bleef van Dentatusvezels. Dit deel van de VL ontving echter juist wel vezelverbindingen vanuit de N. lnterposltus Posterior. 70

71 5. Materiaal en methoden van het onderzoek naar de thalamocorticale verbindingen Inleidende experimenten met de Horseradish Peroxidase techniek. Aanleiding tot onze experimenten met de HRP-techniek vormden publ i caties waarin werd aangetoond dat speciaal in jongerroefdieren HRP in retograde richting kan worden getransporteerd door de axonen van perifere zenuwen, met name den. lschiadicus, den. Hypoglossus, de N. Cochlearis en den. Opticus en zo kan worden teruggevonden in de cellichamen van oorsprong van deze vezels (Kristensson en Olsson 71, Kristensson et al. 71, Lavail en Lavail 72). Dit gaf ons de hoop te veronderstellen dat deze techniek ook toegepast zou kunnen worden om in het centrale zenuwstelsel de cellen van oorsprong te bepalen van verschil lende vezelverbindingen. Deze verwachting werd voor het eerst bewaarheid door Lavail et al (73) en Ralsten en Sharp (73) en werd verder bevestigd door onze experimenten. Tot voor kort konden de cellen van oorsprong van een vezelverbinding in het CZS slechts gelecal iseerd worden door de betreffende vezelverbinding te onderbreken en vervolgens te zoeken naar de ten gevolge van deze onderbreking retrograad veranderde cellichamen. Deze onderscheidden zich van gewone cel Jen door lysis van het chromatinemateriaal en eccentrische localisatie van de celkern (Brodal 57). Aangezien echter zowel de aard als de intensiteit van de retrograde celveranderingen vrij variabel blijkt te zijn, zou techniek waarbij gebruik wordt gemaakt van retrograad axonaal transport van materiaal naar het cellichaam van oorsprong, een welkome aanvulling op dan wel een vervanging van de techniek der retrograde celveranderingen kunnen vormen. Teneinde het rnagel ijk gebruik van deze methode in het CZS te testen, bestudeerden wij al Iereerst het retrograad tra nsport na injectie van HRP in bepaalde rostrale hersengebieden van de rat. Allereerst herhaalden wij echter de oorsprankel ijke experimenten van Kristensson et al (71) teneinde vertrouwd te raken met de techniek. Na onze experimenten op de rat volgde een serie inleidende experi- 71

72 menten op de kat en de aap (Dekker et al. 75). Hierna gebruikten wij deze techniek voor het in kaart brengen van de thalamocorticale verbindingen bij de aap Experimenten met de HRP-techniek in ratten. Bij 2 jonge ratten (leeftijd 2 weken) werd onder ether-narcose 0,1 ml. 5% HRP (Sigma type VI) ingespoten in de tong. De dieren overleefden twee dagen. In 2 jonge ratten (leeftijd 3 weken) werden dichtbij elkaar 2 injecties van 0,4 ui 5% HRP geplaatst in het rostrale gedeelte van de motorische cortex en het rastraal aangrenzende prefrontale gebied. Deze dieren overleefden respectlevel ijk 1 en 2 dagen. In enige volwassen ratten werden eveneens 2 dichtbij elkaar gelegen injecties in de cortex geplaatst. In I1 van deze dieren waren de injecties gelecal iseerd in het frontale deel van de hemisfeer. Deze l1 ratten overleefden de operatie respectlevel ijk 2, 3, 4 en 5 dagen. De ratten die de operatie 2, 3 en 5 dagen overleefden kregen 0,4 ul 10% HRP per injectie terwijl het dier dat de operatie 4 dagen overleefde 0,6 ul 10% HRP per injectie ontving. Bovendien werd in de laatstgenoemde rat het enzym dieper geïnjiceerd dan in de andere dieren, zodat het niet alleen terecht kwam in de cortex en de eronder] iggende witte stof maar ook in het Caudatus-Putamen-complex. Vervolgens werd de gecombineerde injectie in cortex en Caudatus-Putamencomplex herhaald in 4 volwassen ratten, die de operatie ook Lf dagen overleefden. In 2 van hen wer;den injecties geplaatst van 0,4 ul 10~- HRP, in de andere 2 injecties van 0,6 ul 10% HRP. Tot slot werden in 2 volwassen ratten 2 dichtbij elkaar gelegen injecties van 0,4 ul 10% HRP geplaatst unilateraal in de cortex van het intermediaire deel van de cerebrale hemisfeer, terwijl in 1 volwassen rat unilateraal de cortex van de caudale pool werd geïnjiceerd. Ook deze laatste 3 dieren overleefden de operatie 4 dagen. Alle dieren werden na overlevingstijd in diepe narcose gebracht met ether en vervolgens int racard i a a 1 geperfundeerd met een meng se 1 van I~% paraformaldehyde-5% glutaaraldehyde. In het merendeel van de volwassen ratten werd deze paraformaldehyde-glutaaraldehyde-perfusie voorafgegaan door een perfusie met 6% dextran in fysiologisch zout, teneinde zoveel 72

73 rnagel ijk erytrocyten uit de hersenvaten te verwijderen. Zes uur na perfusie werden de hersenen uit de schedel verwijderd, en werden na impregnatie met 5% sucrose in cacodylaatbuffer gesneden in transversale coupes van 40 urn op een vriesmicrotoom. De coupes werden getncubeerd in een medium bestaande uit 3.3.-diaminobenzidine en waterstofperoxide opgelost in trishydroxyaminomethaan-buffer, en vervolgens opgeplakt met alcohol-gelatine, ontwaterd en afgedekt. Aanvankei ijk werden sommige coupes onmiddellijk tegengekleurd met cresylviolet, doch de ervaring leerde dat deze tegenkleuring een negatieve invloed had op de kleurintensiteit van de HRP-positieve neuronen. Merkwaardig genoegblijkt dezenadelige invloed minder uitgesproken te zijn wanneer de coupes voor tegenkleuring eerst door een ontwateringscyclus werden gevoerd. De coupes werden microscopisch bestudeerd bij 1 ichtveld- en donkerveldbelichting en gecarteerd met behulp van een X-V-plotter. In de 2 jonge ratten (leeftijd 2 weken), waarbij 0,1 ml. 5% HRP werd ingespoten in de tong, waren HRP-positieve korrels in overvloedige mate aanwezig in neuronen van de hypoglossuskern. Deze korrels waren gelacal iseerd rondom de celkern in hetcellichaam en in het proximale deel der dendrieten, zoals beschreven door Kristensson et al.(71). In de 2 jonge ratten (leeftijd 3 weken), waarin 2 dichtbij elkaar gelegen eerticale injecties van 0,4 ul 5% HRP in het rostrale deel van één hemisfeer waren geplaatst en die de operatie respectievelijk 1 en 2 dagen overleefden, werden de volgende gegevens verkregen. In h~t carticale injectiegebied van beide dieren waren bruine HRP-korrels aanwezig. Zij vulden een cylindervormig gebied met een diameter van ongeveer 300 urn rond het steekkanaal. Deze korrels waren gelecal iseerd in neuropil, gl iacellen, neuronen en endotheelcellen. Vanaf de injectieplaats konden bruin gekleurde H.RP-positieve axonen vervolgd worden tot in de witte stof van de hemisfeer, in sommige vezelbundels van de CapsuJa lnterna, en in het Corpus Callosum. In het dier dat de,operatie 2" dagen overleefde waren de axonen te vervolgen tot in het diëncephalon. Veel neuronen rondom de injectieplaats in de cortex bevatten HRP-korrels. Deze korrels vertoonden dezelfde intracellulaire distributie als werd gezien bij korrels in de neuronen van de hypoglossuskern na injectie van HRP in de tong, maar zij waren wat minder talrijk. Bovendien waren er veel HRP-positieve neuronen aanwezig op het niveau van de injectie, 73

74 in de cortex van het mediale oppervlak van de hemisfeer, en bevonden er zich enkele in de contralaterale cerebrale cortex in het gebied homoloog aan de injectieplaats. HRP-korrels waren tevens aanwezig in het meest mediale deel van het Caudatus-Putamen-complex en in het Septum, maar het was moei 1 ijk te bep~len of deze korrels intracel lulair ge local iseerd waren. In het dier dat 1 dag overleefde, werden vrijwel geen HRP-positieve neuronen in het diëncephalon gevonden. Daarentegen bevonden zich in het dier dat de operatie 2 dagen overleefd had veel van deze neuronen in het rostrale deel van de ipsilaterale thalamus, in de VL-nucleus en in het laterale deel van de MD-nucleus (nomenclatuur als in Lund en ~.lebster 67). Tevens waren enkele HRP-positieve neuronen aanwezig in de intralaminaire kernen. Gezien de resultaten in deze 2 jonge ratten, werden in de rostrale cortex van een hemisfeer 2 dichtbij elkaar gelegen injecties van O,l1 ul 10% HRP gegeven bij 4 volwassen ratten die de operatie respectieve! ijk 2,3,4 en 5 dagen overleefden. De resultaten in de volwassen ratten die 2,3 en 5 dagen overleefden, kwamen sterk overeen met die verkregen in de jonge dieren. De optimale overlevingstijd om eenflinke populatie neuronen in de thalamus te merken bleek 3 dagen te zijn. Andere resultaten werden verkregen in de volwassen rat die de operatie 4 dagen overleefden en waarbij injecties van 0,6 ui 10% HRP werden gegeven in de cortex en de eronderliggende witte substantie en in het Caudatus-Putamen-complex. In dit dier waren veel HRP-positieve neuronen aanwezig in de ipsilaterale thalamus, voornarnel ijk in de VL, het rostra Ie deel van het ventrobasil la i re complex, het paralaminaire deel van de LP en het laterale deel van de MD. Tevens kwamen zij voor in intralaminaire kernen. Bovendien waren er, in tegenstelling tot de distributie gevonden in de overige dieren, veel HRP-positieve neuronen aanwezig in de ipsi laterale N. Parafascicularis en de Substantia Ni9ra, speciaal de pars compacta. Gezien deze gegevens werden de injecties van 0,6 ul 10% HRP door de cortex heen tot in het Caudatus-Putamen-complex herhaald in 2 volwassen dieren. In deze dieren, die ook gedurende 4 dagen overleefden werden precies dezelfde resultaten verkregen. Hetzelfde gold voor 2 andere volwassen dieren, waarbij injecties van 0,4 ul 10% HRP werden geplaatst in het Caudatus-Putamen-complex. In de laatste 2 dieren werden echter minder HRP-positieve neuronen in de

75 Substantia Nigra gezien dan in de eerste twee. In de 3 volwassen dieren, waarbij 2 dichtbij elkaar gelegen injecties van 0,4 ul 10% HRP werden geplaatst in de cortex van respectlevel ijk het intermediaire en het caudale deel van de hemisfeer, waren na een overlevingstijd van 4 dagen HRP-positieve neuronen vrijwel uitsluitend aanwezig in het caudale deel van de thalamus. In de 2 dieren, waarbij HRP in het intermediaire deel van de hemisfeer was geïnjiceerd, bevonden de HRP-positieve neuronen zich in het caudale deel van de LD en in het Pul anterior. In het 3e dier, waarbij de eerticale injecties dichter bij de caudale pool van de hemisfeer werden gedaan, waren HRPpositieve neuronen voornarnel ijk aanwezig in het Corpus Genieuiaturn Laterale en in het aangrenzende deel van het Pulvinar. Uit de hiervoor besproken gegevens blijkt het bestaan van transport van HRP in retrograde richting door de axonen van de voorhersenen zowel in jonge als in volwassen ratten. Het bestaan van een anterograad transport, zoals dat aanvankei ijk door Lynch werd vermeid llynch et al. 73), blijkt uit de aanwezigheid van HRP in corticospinale axonen die afkomstig zijn van de frontaalkwab en verlopen in het mediale deel van de Pedunculus Cerebri. Y!ij zijn van mening dat de opeenhoping van HRP korrels in de zogenaamde HRP-positieve neuronen in de ventrale thalamus, den. Parafascicularis en in de Substantia Nigra een bewijs vormt voor het bestaan van retrograad axonaal transport van HRP. Deze conclusie baseren wij op de volgende overwegingen. De HRP korrels in de cellen van de voorgenoemde 9ebieden waren gerangschikt op dezelfde wijze als die in de neuronen van de Hypoglossus na injectie van HRP in de tong. Bovendien werden HRP-positieve thalamische neuronen na inje~ties in de hersenschors al leen gevonden in die thalamische gebieden waarvan bekend is dat zij vezels sturen naar de geïnjiceerde schorsgebieden. Bovendien waren er na injectie van HRP in het Caudatus-Putamen-complex tevens dergelijke neuronen aanwezig in den. Parafascicularis en in de Substantia Nigra pars compacta. Van deze gebieden is bekend dat ze vezels sturen naar het Caudatus-Putamen-complex. Het is moei 1 ijk te bepalen of het voorkomen van HRP korrels in neuronen van de hersenschors en in het Caudatus-Putamen-complex na injectie in deze gebieden verklaard moet worden door locale diffusie of door retrograad axonaal transport. In verband hiermee is er op gewezen dat 75

76 diffusie in bepaalde geval Jen deze techniek ongeschikt maakt als neuroanatomische onderzoekmethode (Lavail en Lavail 72). Echter, in de gevallen waarbij het ging om retrograad transport over langere afstand, hadden wij de indruk dat locale diffusie van HRP geen storende invloed op de resultaten uitoefende. Immers, na injectie van HRP in verschillende gebieden van de hersenschors waren HRP-positieve neuronen ook gelocaliseerd in verschillende delen van de thalamus. Bovendien werd HRP slechts getransporteerd naar den. Parafascicularis en de Substantia Nigra wanneer het enzym werd geïnjiceerd in het Caudatus-Putamen-complex en niet, wanneer de injectie beperkt bleef tot de hersenschors. Om de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid van de resultaten, verkregen met deze techniek, te verhogen, is hetnoodzakelijk te weten in hoeverre HRP in hoeveelheden, groot genoeg om aantoonbaar transport naar veraf gelegen cel! ichamen te Véroorzaken, wordt geabsorbeerd door intacte zenuweindigingen, of door al dan niet beschadigde axonen. Afgezien hiervan kunnen wij uit de voorafgaande gegevens de conclusie trekken dat de techniek van retrograad axonaal transport a) een veelbelovende techniek is voor het bepalen van de cellen van oorsprong van zowel centrale als perifere vezelsystemen en b) even effectief is in het centrale zenuwstelsel van jonge als van volwassen ratten en c) bijzonder fraaie resultaten geeft indien het materiaal onder donkerveldhe 1 i cht i ng wordt bekeken. Inmiddels zijn er talloze andere pub! ikaties geweest die de techniek van het retrograad axonaal transport van Horseradish Peroxidase tot een zeer algemeen gebruikte onderzoekmethode in het centrale zenuwstelsel hebben gemaakt { Bunt et al. 74, Graybiel en Devor 74. Jon es en Leavitt 74, Bunt et al. 75, Dekker et a Jon es 75, Kristensson 75, Lava i 1 75, Hed reen et a 1. 76). Ook zijn er inmiddels verscheidéne modificaties in de oorsprankel ijke techniek aangebracht, en wordt de HRP-techniek gecombineerd met andereneuroanatomische onderzoekmethoden zoals zilverdegeneratietechnieken (Blomqvist en lolestman 75) en autoradiografie (Jacobson en Trojanowski 75). Na onze experimenten in de rat zijn wij er toe over gegaan de techniek uit te testen in de kat, met als uiteindelijk doel de toepassing bij de aap. 76

77 Fig Distributie van met HRP gemerkte neuronen in 2 volwassen ratten na injecties van het enzym in de voorhersenen. Links, de distributie na HRP-injectie in de cortex cerebri (overlevingstijd 3 dagen). Rechts, de distributie na HRP-injecties in en door de cortex cerebri en de witte stof en in het Caudatus-Putamen-complex (C-P). Gebruikte afkortingen: CGM.-Corpus Geniculatum Mediale, F.R.-Fasciculus Retroflexus, IL.N. Intralaminaire kernen, LD.-N.Lateralis Dorsalis, t1.l.-mediale lemniscus, PF.-N.Parafascicularis, S.-Septum, S.N.-Substantia Nigra, V.B.-ventrobasillair complex, Vl.-N.Ventralis Lateralis 77

78 Fig Donkerveld microfoto van met HRP gemerkte neuronen. A: HRP-positleve neuronen in de VL en de intralaminaire kernen (pijl) na injectie van het enzym in de frontaalschors van een volwassen rat (overlevingstijd 3 dagen). 8: RRP-positieve neuronen in de VL, weergegeven in C. C: HRP-positieve neuronen in de 1 inker VL en de intralaminaire kernen na injectie van het enzym in en door de cortex cerebri en de witte stof en in het 1 inker Caudatus-Putamen-complex van een volwassen rat {overlevingstijd If dagen: zie fiq. 5.1, rechts). D: P.echter thalamus van dit dier. Afkortingen zie fig. 5.1.

79 Fig Donkerveld microfoto van met HRP gemerkte neuronen. A: HRP-positieve neuronen in de 1 inker N. Parafascicularis en C: HRP-positieve neuronen in de 1 inker Substantia Nigra pars compacta, beide na injectie van het enzym in het 1 inker Caudatus-Putamen-complex van een volwassen rat (overlevingstijd 4 dagen: zie fig. 5.1, rechts). Ben D: afwezigheid van HRP-neuronen in de rechter N. Parafascicularis en de rechter Substantie Nigra van dit dier. Afkortingen zie fig

80 Experimenten met de HRP-techniek in katten. In de kat gebruikten wij de techniek voor een onderzoek naar thalamocorticale verbindingen gericht op het Cruciatus-gebied. In -5 katten werden verscheidene injecties van 0,6 ul JO% HRP geplaatst in verschil Jende delen van de motorische en sensibele cortex. De dieren overleefden de injecties voor perioden variërend van 1 tot 6 dagen. Na deze overlevingstijd werden de dieren in diene narcose gebracht met nembutal en vervolgens geperfundeerd. Nadat gebleken was dat met de fixatievloeistof zoals gebruikt voor de rat geen goede resultaten werden verkregen, werd overgegaan tot het gebruik van perfusievloeistof met lagere concentraties fixatiemiddel en. Na doorspoeling met 6% dextran ter verwijdering van de erytrocyten, werden de dieren dan ook geperfundeerd met een mengsel van 0.5% paraformaldehyde en 2.5t glutaraaldehyde. Na verwijdering uit de schedel werden de hersenen gedurende 1 nacht bewaard in cacolaatbuffer met 5% sucrose en vervolgens gesneden in coupes van 40 urn op een vriesmicrotoom. De coupes werden geïncubeerd in hetzelfde medium dat werd gebruikt in de rat, en werden na opplakken,dehydreren en afdekken, microscopisch onderzocht met zowel 1 icht- als donkerveldbel ichting. De coupes volgend op de geïncubeerde coupes werden gekleurd met cresylviolet. In de kat werden, net als bij de rat, HRP-positieve cel Jen gevonden in de specifieke kernen van de thalamus. Afhankelijk van de Jocal isatie van de injectieplaats bevonden de cel Jen zich in de VL, de MD, of in het ventrobasillaire complex. Een vergel ijking van de gegevens verkregen in dieren met verschil Jende overlevingstijden wekte de indruk dat de HRP korreling in de thalamische neuronen het meest uitgesproken was na een overlevingstijd van tenminste 2 dagen. In een kat die 3 dagen overleefde werd ook de andere hemisfeer onderzocht en werden HRPpos_itieve.neuronen.g.evonden in de cortex, en wel speciaal in de lagen 3 en 5 van het gebied homoloog aan de injectieplaats. 80

81 5.2. De Horseradish Peroxidase-techniek in de aap. Aan de hand van de hiervoor besproken experimenten en enige verkennende proeven met HRP bij de aap, kwamen wij, voor het bestuderen van de afferente verbindingen naar de cortex cerebri, tot de volgende standaardprocedure voor een gemiddelde juveniele aap van 3 ~ ~ kilo. Injectie: Met een 10 ul Hamilton injectiespuit met fijne stalen naald werd (afhankelijk van de qrootte van het te vullen carticale gebied) een bepaald aantal injecties van 0,6 ul 10-40% HRP (Sigma VI of Boehringer) in de cortex geplaatst op een diepte van gemiddeld 2.5 mm. ledere injectie van 0,6 ul werd trapsgewijze geïnj iceerd over een periode van 3 minuten waarna de naald 2 minuten in situ gelaten werd. Na injectie overleefden de dieren 3 dagen. Zij werden vervolgens in sublethale nembutalnarcose geperfundeerd met de volgende oplossingen. A. Spoelvloeistof Aqua destil lata 4000 mi Natriumchloride 36 g Dextran 240 g Natriumnitriet,, g De vaste bestanddelen worden opgelost in hetgedestilleerd water door opwarming tot 60 C. Vervolgens wordt het mengsel gekoeld tot ~ 38 C. B. Fixat'1evloeistof bestaande uit een mengsel van drie oplossingen: I. Cacodylaatbuffer Aqua destil lata Natriumcacodylaat 8500 mi 182 g Geconcentreerd zoutzuur druppelsgewijs toevoegen onder roeren tot een ph. van FixatiefA. Aqua destillata 1000 ml opgewarmd tot 90 C. Paraformaldehyde Natriumhydroxide 10% LtO g toevoegen en schudden druppelsgewijs toevoegen onder goed roeren tot al Je paraformaldehyde is opgelost (..:!:. 12 druppels). Koelen tot kamertemperatuur. 81

82 I I I. Fixatief 8. Aqua destillata Natriumcacodylaat 600 m Geconcentreerd zoutzuur druppelsgewijs toevoegen onder roeren tot een ph. van 7.2. Calciumchloride Glutaaraldehyde 50% De uiteindelijke fixatievloeistof bestaat uit 1000 mi fixatief A (=I I) 1000 m1 fixatief B (=lil) g 500 m m1 Cacodylaatbuffer (=I) 8000 m1 fixatievloeistof Na doorspoeling en fixatie worden de hersenen verwijderd uit de schedel en geschud in een cacodylaat-sucrose oplossing bestaande uit: c. Cacodylaatbuffer (= I) Sucrose 500 m1 150 g Deze impregnatie wordt voortgezet tot het zenuwweefsel in de oplossing naar de bodem zinkt (l nacht tot 3 etmalen) Coupes van 40 urn worden gesneden op een vriesmicrotoom en geïncubeerd in een incubatiemedium bestaande uit; D. Tri sbuffer Trishydroxyaminomethaan 6.06 g Aqua destil lata 1000 m1 Geconcentreerd zoutzuur druppelsgewijs toevoegen onder roeren tot een ph. van Diaminobenzidine 500 mg Haterstofperoxide 1% (vers) 10 ml Incubatie geschiedt bij kamertemperatuur met vers bereide incubatievloeistof. Na incubatie worden de coupes opgeplakt, gedehydreerd in een alcoholxylol reeks, en afgedekt. Eventuele tegenkleuring bleek de beste resultaten te geven nadat de coupes door de ontwateringsserie gevoerd waren. De coupes kunnen bestudeerd worden bij zowel 1 icht- als donkerveldbelichting, waarbij vermeld dient te worden dat donkerveldlicht vooral de zwakker gemerkte cel Jen het best doet uitkomen. 82

83 6. Resultaten van het onderzoek van de eerticale afferenten Thalamocorticale verbindingen in de aap. Ten behoeve van een betere overzichtel ijkheld en een meer gemakke- I ijke evaluatie van onze experimenten werden de verschillende injectiegevallen (waarbij één hemisfeer met qeinjiceerde cortex en de retrograad qevulde ipsilaterale thalamushelft als één injectiegeval geldt) aan de hand van de localisatie van hun corticale HRP injectie ingedeeld in 4 groepen. De groepen zijn: Groep A: Injecties in de orbitofrontale cortex en het rostrale deel van de frontale cortex (gevallen Al-A4) Groep B: Injecties in en rond de Gyrus Arcuatus (9eva 11 en Pl-87) Groep C: Injecties in de precentrale gyrus (geva 11 en CI-C17) Groep D: Injecties in de postcentrale gyrus en de parletaalschors (gevallen Dl en 02) Groep A: Injecties in de orbltofrontale cortex en het rostrale deel van de frontale cortex In de vier gevallen uit deze groep (A1-Al~) werden in de thalamus longitudinale banden van gemerkte neuronen gezien die voornarnel ijk waren gelocaliseerd in het mediale deel van de thalamus en zich uit strekten vanaf de voorste middel] ijn-kernen en het mediale deel van de VA door de MD tot in het rostrale deel van het Pul m. In geval A1 werden 25 injecties geplaatst in de orbitofrontaalschors via een laterale benadering min of meer even~ijdig aan het corticale oppervlak. HRPreactieprodukt was niet alleen aanwezig op de injectieplaats maar ook in het Putamen pars anterior. Gemerkte thalamische neuronen waren aanwezig in het mediale deel van de Nucleus Anterior, speciaal den. Anterior ~1edial is (AM) en de ~1. Anterior Ventral is (AV), evenals in de Nucleus Reuniëns (Re) en de ~!ucleus Centralis (Ce), speciaal den. Centralis densocellularis (Cdc). De populatie van gemerkte neuronen in de Cdc zette zich caudaalwaarts voort als een verticale band door het meest mediale deel van de Nucleus Media] is Dorsal is heen en strekte zich langs het laterale

84

85 oppervlak van het Habenulaire complex uit tot in het rostrale deel van het Pul m. In geval AZ met 15 injecties in het rostrale deel van de frontaalschors en in de onder] iggende witte stof, strekte het HRP-positieve eerticale gebied zich uit vanaf de injectieplaats tot in de meest rostra Je delen van de orbitofrontaalschors en tot in de Gyrus Frontal is Superior op het mediale oppervlak van de hemisfeer. Ook in dit geval waren de gemerkte thalamische neuronen gegroepeerd in een min of meer sagittale band die in dit geval echter wat meer lateraal gelecal iseerd was dan in geval A1 en die vooral in de t~d een meer dorsale positie innam. Een gering aantal neuronen was aanwezi~ in het mediale deel van de VAmc. Deze populatie breidde zich naar caudaal aan de mediale kant van de Lamina Medullaris Interna aanzien! ijk uit en zette zich voort door de dorsale helft van het intermediaire deel van de ~10 heen langs het dorsalaterale oppervlak van de Nucleus Habenularis tot in het rostrale deel van het Pul m. In de gevallen A3 en A4 werden telkens 12 injecties gegeven. Deze waren meer lateraal gelecal iseerd dan in geval A2 en bevonden zich respectievel ijk boven en beneden het rostrale deel vandesulcus Principal is. De populaties van gemerkte neuronen in de thalamus gedroegen zich ongeveer op dezelfde manier als in geval AZ maar waren in de VA en MD wat meer ventraal gelocaliseerd. Dit was het duidelijkst in geval A4 met een injectie benedendesulcus Principalis. In al deze gevallen waren er in thalamus minder sterk gemerkte neuronen aanwezig in de intralaminaire kernen, speciaal in het rostrale deel van de Nucleus Paracentral is, terwijl er bovendien een aantal gemerkte neuronen in de Nucleus Parafascicularis werd gezien. F;g Schematische weergave van HRP-positieve schorsgebieden (zwart en:o en de distributie van retrograad gemerkte thalamische neuronen na injecties in verschil lende delen van het rostra Je gebied van de frontaalkwab (gevallen Al, A2, Bl en B3:. ; gevalien A4 en BZ o 0 o ). De thalamische neuronen van geval A3, gelegen tussen de local isaties van de gevallen AZ en Al!, zijn niet weergegeven. 85

86 Groep 8: Injecties in en rond de Gyrus Arcuatus De gemerkte thalamische neuronen in elk van deze 7 geval Jen waren ook in longitudinale banden gerangschikt. Deze waren echter nu meer lateraal gelocaliseerd dan in de gevallen van groep A. Zij vormden tez8men een brede van medioventraal naar dorsolateraal overhellende longitudinale thalamische band die min of meer evenwijdiq 1 iep aan de middellijn en zich uitstrekte van den. Ventralis Anterior tot in het caudaal eraan grenzende paralaminaire deel van de Nucleus Ventral is Lateral is en vervolgens mediaal van de Lamina Medullaris Interna door het paralaminaire deel van de MD tot in het rostrale deel van het Pul m. \1anneer men deze band in frontale coupes van rostraai naar caudaal vervolgt, 1 ijkt hij in het thalamische complex te verschuiven van lateraal naar mediaal. Deze verschuiving is echter grotendeels gezichtsbedrog en hangt samen met de in de inleiding (hfdst. 1.4) beschreven wigvorm van de thalamus. Door deze wigvorm komt narnel ijk een longitudinale band, welke evenwijdig loopt aan de middel J ijn, caudaal steeds verder van de naar lateraal uitwijkende laterale thalamusrand af te 1 iggen. ln 5 gevallen (81 t/m 85) werden injecties gegeven in het rostrale deel van het arcuatusgebied. In geval 81 met 18 injecties rondom het rostrale einde van het bovenste been vandesulcus Arcuatus, overlapte het eerticale HRP-positieve gebied rostraai met dat van geval A2 en strekte zich uit vanaf de Gyrus Frontalis Superior op het mediale oppervlak van de hemisfeer tot halverwege de bovenste rand van de Sulcus Principal is. De longitudinale kolom van gemerkte thalamische neuronen was, net als in geval A2, dorsaal gelocaliseerd maar wel meer lateraal dan in A2. Zo bevonden er zich veel gemerkte neuronen in het mediale. deel van de VApc, terwijl er ook enkele voorkwamen in de N. Central is. De populatie in de VA zette zich caudaalwaarts min of meer evenwijdig aan de mediaani ijn voort zowel in het dorsomediale deel van de Vlo als in de dorsolaterale delen van de Vlc en gebied X. In haar rostracaudale verloop verplaatste ook deze populatie zich geleidel ijk naar mediaal, daarbij de LMI overstekend, en zette zich door de MD voort tot in het Pul m. Ook in de MD schoof de band, gezien het schuine verloop van de laterale MDgrens, caudaalwaarts van het laterale naar het intermediaire deel van de kern. 86

87 In geval 82 werden 6 injecties geplaatst in een gebied lateraal van de Gyrus Arcuatus, onmiddel 1 ijk rastraal van het onderste been van de Sulcus Arcuatus. In de thalamus bevond de band van gemerkte neuronen zich ventraal en enigszins mediaal van die in geval 81. Hij strekte zich uit van het ventramediale deel van de VApc naar het rostraventrale deel van gebied X en zette zich over de LMl voort door het ventramediale deel van de MD tot in het rostrale deel van het Pul m. In geval 83 met 25 injecties in de Gyrus Arcuatus, waren de gemerkte neuronen het talrijkst op de frontale niveaus halverwege de thalamus, en waren voornarnel ijk gelegen in een gebied dat gelegen was tussen de thalamische gebieden, waarin zich de gemerkte neuronen van de gevallen 81 en 82 bevonden. De langgerekte groep van gemerkte neuronen strekte zich uit van het centracaudale deel van VApc tot in de caudaal eraan grenzende dorsomediale delen van de Vlo en de rostrale Vlc. Caudaal verschoof de populatie geleidel ijk naar een positie mediaal van de LMl en strekte zich, toenemend in aantal en afmetingen, uit tot in het laterale paralaminaire deel van de MD. Er waren geen cellen te zien in het ventrale deel van de paralaminaire MD. Nog verder caudaal zette de populatie zich voort in het rostrale deel van het Pul m. In twee andere gevallen (84 en 85) met respectieve\ ijk 12 en 15 injecties in de Gyrus Arcuatus boven en beneden het caudale deel van de Sulcus Principal is, bevonden de longitudinale groepen van gemerkte cellen zich in ongeveer dezelfde positie als in geval 83, maar de groep van geval M. met injecties boven desulcus Principal is was wat meer dorsaal gelegen dan die van geval 85 met injecties benedendesulcus Principal is. Bovendien kwamen er zowel in laatstgenoemde 3 gevallen (83 t/m 85) als in de twee voorafgaande (81 en 82) enige gemerkte neuronen voor in de PCN en de Pf. In twee andere gevallen (86 en 87) werden er 19 injecties geplaatst in een wat meer -caudaal gelegen ge'bied, respectievej:ijk in het gebied boven desulcus Arcuatus (86) en in het gebied onmidde\1 ijk caudaal van het onderste been van deze sulcus (87). De longitudinale populatie HRPcellen van 86 was in de thalamus meer dorsaal gelecal iseerd dan die van geval 87. Beide waren meer lateraal gelegen dan de populaties van de voorafgaande gevallen en bevonden zich voornarnel ijk in het ventralaterale thalamische compartiment terwijl zij alleen op caudale 87

88 88

89 niveaus mediaal van de lmi gelecal iseerd waren. Beide populaties vertoonden ook een mediaalwaartse verschuiving en strekten zich uit van de laterale helft van de VApc door de mediale delen van de Vlo, VIM en Vlc heen tot in het caudale paralaminaire deel van de MD en het rostrale deel van Pul m. In geval B6 strekten de HRP positieve corticale gebieden zich uit van de Gyrus Frontal is Superior op het mediale oppervlak van de hemisfeer tot in de bovenste rand van de Sulcus Arcuatus. De dorsaal gelegen longitudinale populatie van gemerkte neuronen in de thalamus bevond zich in dit geval lateraal van die van geval Bl en strekte zich uit van het dorsolaterale deel van VApc tot in het gebied X en de dorsale en mediale delen van de Vlo. Caudaal van gebied X zette het mediale deel van de populatie zich over de LMI en door de laterale paralaminaire ~10 voort tot in het Pul m, terwijl het laterale deel lateraal van de LMJ bleef en zich uitstrekte tot in de dorsale en mediale delen van de Vlc. In geval B7 waarin het HRP positieve corticale gebied zich uitstrekte van de caudale rand van het onderste been van de Sulcus Arcuatus tot in het gebied van de onderste precentrale sulcus bevond zich ook veel HRP reaktieprodukt in de witte stof van het Operculum, ongeveer tot aan de bovengrens van de lnsula. De ventraal gelegen longitudinale populatie gemerkte cellen van dit geval was in de thalamus lateraal van de populatie van geval B2 gelocaliseerd en strekte zich uit van het ventralaterale caudale deel van de VApc tot in het mediale deel van de Vlo, lateraal van gebied X. Naar caudaal nam de populatie zowel qua grootte als qua dichtheid toe en zette zich voort tot in de ventrale delen van gebied X en de Vlm. Caudaal van deze niveaus verplaatste het mediale deel van de populatie zich naar mediaal van de LMJ en strekte zich via het ventrale paralaminaire deel van de MD (het gebied dat vrijgelaten Fig Schematische weergave van HRP-positieve schorsgebieden (zwart en o 0 o en de distributie van retrograad gemerkte thalamische neuronen na injecties in het rostrale grensgebied van de precentrale gyrus en in de postcentrale gyrus (gevallen B6, B7, C2 :. ; geval 01.fo ). Ter vergel ijking zijn in de rechter-kolom de thalamische gebieden aangegeven die gemerkte neuronen bevatten na injecties in de caudale delen van de precentrare gyrus (gevallen C3+CS+C8+C14; ) 89

90 werd in geval 83) uit tot in het Pul m. Het laterale deel van de populatie echter bleef lateraal van de LMI en zette zich dorsaal van het Centrum M edianum-parafascicularis-complex voort tot in de ventramediale delen van de VIM en de Vlc, en ventraal van het C~1-Pf-complex voornarnel ijk tot in het mediale deel van de VPM, daarbij inbegrepen de pars parvocellularis (VPMpc). In beide gevallen (B6 en B7) waren er tevens enige zwak gemerkte neuronen aanwezig in het caudale deel in de PCN, en de CL, en in de Pf. Groep C: Injecties in de precentrale gyrus In de eerste twee gevallen van deze groep werden injecties gegeven in het rostrale deel van de precentrale gyrus en in de overige gevallen in de caudale helft van de gyrus. In al Je gevallen van groep C bleven de banden van gemerkte neuronen vrijwel beperkt tot het ventralaterale thalamische compartiment, maar in de eerste twee gevallen bevonden zij zich in de dorsale en mediale delen van dit compartiment, terwijl zij in de overige gevallen in de ventrale en laterale delen gelegen waren. In de eerste twee gevallen (Cl en C2) werden I ineaire rijen van 7 à 8 injecties rastraal in de precentrale gyrus geplaatst, evenwijdig aan de centrale sulcus. De HRP positieve corticale gebieden overlapten rostraai met die van geval 86. Dienovereenkomstig overlapten de longitudinale populaties van de thalamische gemerkte neuronen met het laterale deel van de thalamische populatie in geval 86 en zij vertoonden dezelfde mediaalwaartse verschuiving. Zo was in de rostrale thalamus een beperkte groep gemerkte neuronen gelegen in de laterale rand van de IJApc. Deze groep zette zich door de caudaal aangrenzende intermediaire en mediale delen van de Vlo en het lateracaudale deel van gebied X voort tot in de intermediaire en mediale delen van de VI.M en de aangrenzende dorsale en dorsomediale delen van de Vlc. Geen gemerkte neuronen kwamen voor in het mediale deel van gebied X en in een dunne paralaminaire strook langs de dorsale en mediale randen van de VIM en de Vlc. In geval C2, waarin de rij injecties zich naar lateraal voortzette in het onderste derdedeel van de precentrale gyrus, strekte de longitudinale populatie van gemerkte neuronen zich ventromediaalwaarts uit tot in het ventrale deel van de VApc, tot in het ventracaudale deel van ge- 90

91 bied X en tot in de Vlm. caudaal in de ventrale paralaminaire MD Pul m. Sporadisch werden enkele neuronen gezien en in het rostrale deel van het!n beide gevallen (Cl en C2) waren er enige zwak gemerkte neuronen aanwezig in CL en bevonden er zich een paar in het mediale deel van het CM. In de andere gevallen van deze groep, met injecties in de verschillende delen van de caudale helft van de precentrale gyrus, bevonden zich in de thalamus verticale stroken van gemerkte neuronen die, al naar gelang de injecties meer lateraal gelocaliseerd waren, zich meer mediaal in de thalamus bevonden. Deze individuele stroken vormden tezamen een brede langgerekte band, die naar lateraal overhelde en zich bevond in de ventrale en laterale delen van de Vlo, het laterale deel van de VIM en de aan9renzende laterale en centrale delen van de Vlc. In één geval (C3) werden er 18 injecties geplaatst in het onderste derdedeel van de precentrale gyrus tegen de Sulcus Central is aan. HRP-positieve gebied reikte tot in de rostrale sulcusrand. thalamus strekte de verticaal geori~nteerde In de Het strook gemerkte neuronen, die het meest mediale deel van de brede overhel lende band vormde, zich uit van het mediale deel van de Vlo, lateraal van gebied X, tot in het mediale deel van de VIM en vervolgens ventraal van het 01-Pf-complex tot in het dorsolaterale deel van de VPM. In 3 gevallen (CS, C6 en C7) met respectievelijk 6,6 en 1Lf injecties in de precentrale gyrus onmiddellijk boven de knik in het laterale deel van de Sulcus Central is, bevond de verticale strook gemerkte thalami- F; g Schematische weergave van _HRP-positieve schorsqebieden (zwart,+++ en o 0 o ) en de distributie van retrograad gemerkte;~th<;rlamische neuronen ( :., +++ en 0 o ) na injecties in de caudale delen van de precentrale gyrus. De 1 inker-kolom laat zien dat de gemerkte neuronen in geval C4 ( 0 0 ) zich verder naar dorsaal, ventraal en rastraal uitstrekken dan in geval C3 ( :. ). Verder zijn de C4-neuronen ( 0 0 ) in de VPM anders gelecal iseerd dan de C3-neuronen ( :. ). De tweede en derde kolom van 1 inks laten zien dat de neuronen in de gevallen C11 en C17 ( 0 0 ) zich verder naar rastraal en dorsaal uitbreiden dan die in de gevallen ca en C11~ ( :. ). De rechter-kolom geeft de distributie weer van qemerkte neuronen in de centrale ( :. ) en perifere ( =: ) delen van de thalamus na injecties in respectieve! ijk de laterale (:.)en mediale ( :=) randen van de frontaalkwab. 91

92 92

93 sche cellen zich in het intermediaire deel van de Vlo, de Vlt1 en in het ventrale deel van de Vlc. In 3 andere gevallen (CS, C9 en ClO) met respectlevel ijk 6, 8 en 11 injecties op het niveau van de bovenste precentrale sulcus, bevond de longitudinale groep gemerkte cellen zich in ongeveer dezelfde thalamusgebieden als in de voorafgaande 3 gevallen maar was meer lateraal gelocaliseerd. In 3 gevallen (C14, ClS en C16) met respectlevel ijk 18, 16 en 5 injecties in het bovenste deel van de caudale helft van de precentrale gyrus en de onmiddellijk eronder liggende witte stof, was de longitudinale groep gemerkte neuronen in de thalamus zeer lateraal gelegen en strekte zich uit van het laterale deel van de Vlo via het laterale deel van de VIM tot in het ventrolaterale deel van de Vlc. Echter in de 9eval Jen C14 en Cl6, waarin de HRP positieve gebieden zich voortzetten tot aan het bovenste deel van de Sulcus Central is, strekte de thalamische groep gemerkte neuronen zich uit tot in het meest laterale deel van de VPLc, terwijl er in geval C15, waar het HRP positieve gebied de centrale sulcus niet raakte, geen gemerkte neuronen in de VPLc aanwezig waren. In alle geval Jen met injecties in het caudale deel van de precentrale gyrus, waren er vrij aanzien] ijke aantallen wat zwakker gemerkte neuronen aanwezig in de caudale delen van de CL en bevonden er zich tevens enkele in het CM. In L~ andere gevallen werden injecties in de precentrale gyrus geplaatst, die per geval gegroepeerd werden in 1 ineaire rijen die vanaf de Sulcus Central is naar rastraal 1 iepen. In de gevallen C11 t/m C13 verliepen deze rijen van 16 injecties door het gebied van het bovenste precentrale sulcus naar het gebied boven het caudale deel vandesulcus Arcuatus, terwijl in geval C17 een lange rij injecties langs de mediale rand van de hemisfeer werd geplaatst. Deze strekte zich uit van het mediale deel van de precentrale gyrus tot in het gebied boven het bovenste been van de Sulcus Arcuatus. In al deze gevallen bevonden zich in de thalamus longitudinale banden met gemerkte neuronen in de intermediaire en laterale delen van de Vlo en verder in de CL en (in mindere mate) in het Cti, net als in de gevallen CS en C10 en C14 t/m C16. In de geval Jen C11 t/m C13 en C17 strekten de groepen neuronen zich echter verder naar rastraal uit tot in het laterale deel van de VApc, en verder naar dorsaal in de dorsale delen van de Vlo en Vlc. Bovendien zette in geval C17 de populatie van ge- 93

94 merkte neuronen zich vanuit de dorsale delen van de Vlo en de Vlc over de LMI v9ort tot in het dorsolaterale paralaminaire deel van de MD. In geval C4 werd een korte rij injecties gegeven in het gebied van de onderste precentrale sulcus, dusonmiddellijk rostraat van de injectie geval C3. Er was tevens een aanzienlijke hoeveelheid HRP aanwezig in de witte stof onder de injectieplaats. De distributie van gemerkte neuronen in de thalamus verschilde in dit geval in zoverre van die van geval C3 dat in vergel ijking met geval C3 de groep gemerkte neuronen zich meer naar rostraat uitstrekte in het laterecaudale deel van de VApc, meer naar dorsaal in het dorsale deel van de Vlo en meer naar mediaal door het meest mediale deel van de VIM heen tot in het ventrale paralaminaire deel van de MD, en tot in het ventramediale deel van devpm. Groep D: Postcentrale en pariëtale injecties In geval Dl werden 10 injecties geplaatst in het rostrale deel van de postcentrale gyrus. HRP-reaktieprodukt was tevens aanwezig over de gehele lengte van de caudale rand van de centralesulcus en in de witte stof van het Operculum. Het overgrote deel van de gemerkte neuronen in de thalamus bevond zich meer caudaal dan in alle voorafgaande geval Jen en was gelegen in den. Ventral is Posterlor lnferior (VPI), den. Ventral is Posterlor Lateral is pars eaudal is, en in het laterale deel van de VPM, terwijl er vrijwel geen gemerkte neuronen voorkwamen in het meest dorsolaterale deel van de VPLc (vergelijk gevallen Cl4 en C16) en in het VL-complex, de VIM inbegrepen. Een gerin9 aantal gemerkte neuronen bevond zich in het Pulvinar Oral is en in de N. Suprageniculatus (SG). Ook kwamen er enkele neuronen voor in de PCN, de Cl en het CM-Pf-complex. In geval D2 werden 18 injecties gegeven in de pariëtaalkwab. Het gebied dat HRP-reaktieprodukten bevatte strekte zich naar rostraa.l uit tot in het caudale bovenste tweederde deel van de postcentrale gyrus, naar lateraal tot in de randen van het caudale deel van de Sulcus lntrapariëtal is en de rostrale rand van het bovenste deel vandesulcus lunatus en naar mediaal tot in de rand van het caudale deel van de Sulcus Cinguli. Tegen de verwachting in bevonden zich niet alleen gemerkte neuronen in het caudale deel van de thalamus doch ook in het rostra Je deel. Caudaal bevond het merendeel van de gemerkte neuronen 94

95 zich in den. Lateral is Posterier en de laterale rand van Pars Lateral is van het Pul, terwijl er ook enkele neuronen voorkwamen in het dorsale deel van de VPLc en het meest caudale deel van de VLc. t1eer naar rastraal bevond zich een aanzien] ijk aantal gemerkte neuronen in de rostrale delen van de PCN en in de aangrenzende VAmc. Deze populatie zette zich naar caudaal voort in het ventramediale deel van de PCN en het ventrale deel van de MD, in welke laatstgenoemde kern zij zich in afnemend aantal voortzette tot aan het niveau van het CH-Pf-complex. 95

96

97 6.2. Discussie De resultaten van dit onderzoek laten zien dat het inj leeren van HRP in verschil lende frontale eerticale gebieden resulteert in het voorkomen van longitudinale banden van retrograad gemerkte neuronen in de thalamus. Een vergelijking tussen de gegevens van de gevallen A2 en A4, 81 en 86, en Cl, CS en CS, toont aan dat het overgrote deel van de gemerkte neuronen het enzym via zijn axonen opneemt vanuit de HRP-positieve eerticale gebieden en de eronderliggende witte stof. ~e mogen hieruit concluderen dat deze neuronen axonen sturen naar de bewuste eerticale gebieden. Corticale stroken en thalamische banden. Decorticale gebieden waarin HRP werd geinjiceerd werden in het algemeen zodanig gekozen, dat de resulterende HRP-positieve gebieden gecombineerd konden worden tot transversale stroken schors die min of meer overeenkwamen met de anatomische en functioneleonderverdeling van de frontale cortex in gyri zoals vermeld door v. 8onin en Bailey (47), \..!oolsey et al. (50) en Kuypers en Lawrence (67). Het bleek hierbij dat de longitudinale groepen van HRP-gemerkte neuronen die in de thalamus voorkwamen, gerangschikt waren in rostracaudale banden, peleqen in de VA, Vl, MD, en het rostrale deel van Pul m. Daar de laterale rand van de thalamus caudaal meer lateraal is gelegen dan rastraal, 1 ijkt het alsof de meeste van deze parasagittaal verlopende banden achteraan in de thalamus meer mediaal gelecal iseerd zijn. In sommige gevallen kruisen de banden de U11, die evenwijdig loopt aan de laterale thalamusrand. De meest rastraal gelegen transversale strook cortex ontvangt afferente verbindingen van de meest mediale thalamusband, terwijl meer caudale schors stroken verbindingen ontvangen van meer lateraal gele9en thalamische banden, die bovendien steeds meer naar lateraal overhel Jen. Driedimensionaal gezien 1 ijken deze banden op de bladen van een open- 1 iggend boek, waarvan de rug gelegen is in de mediaan! ijn onder aan de Massa Intermedia. De ventramediale delen van deze banden projecteren naar de laterale delen van de transversale corticale stroken die vlakbij de Fissura 97

98 ( \ ro \ \

99 Lateral is 1 iggen, terwijl de dorsolaterale delen van de banden projecteren naar de mediale delen van de eerticale stroken die dichtbij de mediale rand van de hemisfeer gelegen zijn (vergelijk bijvoorbeeld de gevallen A4, B2 en B7 met de gevallen A2, Bl en C17). De eerticale gebieden die door de meer mediaal gelegen thalamusbanden van vezels voorzien worden, ontvangen over het algemeen eveneens vezels van de intralaminaire PCN en van de Pf, terwijl de schorsdelen die in verbinding staan met meer laterale banden, tevens afferenten ontvangen vanuit de intralaminaire CL en het CM. De populaties gemerkte thalamische cel- Jen vertonen in hun bandenpatroon meestal enige mediolaterale overlapping, in het algemeen in dezelfde mate waarin hun HRP positieve corticale injectiegebieden overlappen. Hanneer men hiermee rekening houdt is hetmogelijk in de onderhavige serie injectiegevallen 8 transversale frontale stroken schors en 8 overeenkomstige longitudinale thalamische banden te onderscheiden, waarvan de positie schematisch is weergegeven in fig Met nadruk dient vermeld te worden dat de grenzen van deze eerticale stroken (en dus tevens die van hun corresponderende thalamische banden) arbitrair gekozen zijn en bepaald worden door de localisatie van de door ons geïnjiceerde eerticale gebieden. Strook 1 bevat de orbitofrontale schors (geval Al) en ontvangt afferente verbindingen van de meest mediaal gelegen thalamische band. Deze reikt van rastraal naar caudaal door het paramediane deel van de MD tot Fig Schematische weergave van de positie van 8 transversale eerticale stroken en de overeenkomstige thalamische afferente banden. (Linker frontale doorsneden; caudale niveaus onder, rostrale niveaus boven. Rechter horizontale doorsneden; ventraal niveau onder, dorsaal niveau boven). In de frontale doorsneden aandel inkerzijde is te zien dat meer caudaal gelegen corticale stroken afferenten ontvangen uit respectieve] ijk meer lateraal gelecal iseerde thalamische banden die in toenemende mat-e' naar la_teraal overhellen. In de horizontale doorsneden aan de rechterzijde is te zien dat de thalamische banden rostracaudaal verlopen en zich in sommige gevallen over de Lamina Medullaris Interna uitstrekken van de ene tot in de andere specifieke thalamisch kern. 99

100 in het rostrale deel van het Pul m. Strook 2. bevat de cortex van het meest rostrale deel van de frontaalkwab (gevallen A2 t/m A4) en ontvangt afferente verbindingen van band 2. Deze strekt zich van rastraal naar caudaal uit vanaf het mediale deel van de VAmc, over de LMl en door de intermediare en mediale delen van de MD tot in het rostrale deel van het Pul m. De eerticale stroken 3_, 4 en 5 (gevallen El t/m 87) omvatten het gebied rond en in de Sulcus Arcuatus en het rostrale precentrale deel van het Operculum (in het vervolg het periarcuatusgebied genoemd). Dit gebied ontvangt afferente verbindingen van een enigszins naar lateraal overhangende brede thalamische band die zich van rastraal naar caudaal uitstrekt van het med'1ale drie vierdedeel van de VApc door de dorsale en mediale delen van de rostrale Vlo, gebied X en de Vlm en over de LMI tot in de paralaminaire MD en het rostrale deel van het Pul m. Een deel van deze brede band zet zich lateraal van de LMI caudaalwaarts voort tot in het uiterst dorsomediale deel van de Vlc en het mediale deel van de VPM. Een vergel ijking tussen de gegevens van gevallen 81 en 82 met die van de gevallen 86 en 87 toont aan dat de rostraleen caudale delen van het periarcuatusgebied -dit zijn de stroken 3 en 5- afferente verbindingen ontvangen van respectlevel ijk de mediale en laterale delen van deze brede thalamische band, dus van band 3 en band 5. De Gyrus Arcuatus, de eerticale strook 4 in het midden van dit periarcuatusgebied, ontvangt verbindingen van een populatie thalamische neuronen (band 4), die wordt ingesloten door de banden 3 en 5 en zich caudaalwaarts in toenemend aantal uitstrekt vanaf de VApc, door de laterale paralaminaire MD tot in het rostrale deel van het Pul m. De eerticale strook 6 omvat het rostrale deel van de precentrale gyrus (gevallen 86, 87, Cl, C2 en C4) en de aangrenzende cortex van het Operculum (geval C4). Deze strook ontvangt verbindingen van de lateraalwaarts overhellende thalam'1sche ba.nd 6, d.ie lateraal van band 5 gelegen is en zich uitstrekt van rastraal naar caudaal vanaf de eaudolaterale rand van de VApc door de intermediaire en mediale delen van de Vlo, met inbegrip van een caudolateraal deel van gebied X, tot in de intermediaire en mediale delen van zowel de VIM, de Vlc als de VPH. De eerticale strook? (de gevallen C3, CS, C6 t/m C10, Cll} t/m C16) omvat het caudale deel van de precentrale gyrus en ontvangt afferente 1 DO

101 verbindingen van een sterk naar lateraal overhel lende band 7 die omvangrijk is en zich bevindt in de ventrale en laterale delen van de Vlo, de VIM en de Vlc, en tevens in het dorsolaterale deel van de VPM. Het.meest mediale deel van schorsstrook 7 ontvangt bovendien verbindingen van de dorsolaterale rand van de VPLc (gevallen C14 en C16). De postcentrale strook 8, waarbij de postcentrale cortex van het Operculum weer is inbegrepen, ontvangt afferente verbindingen van de VPLc, de VPl en het laterale deel van de VPM. Vroegere onderzoekingen zijn, wat betreft de organisatie van de thalamocorticale verbindingen, altijd uitgegaan van de eerticale projectiegebieden van de verschillende specifieke thalamische kernen. Gezien tegen deze achtergrond vormen de huidige gegevens niet alleen grotendeels een bevestiging van, maar ook eenaanvulling op de gegevens van vroegere onderzoekingen. Daarnaast komt in dit onderzoek naar voren dat de populatie van thalamische neuronen die vanuit een specifieke thalamische kern naar een bepaald schorsgebied projecteert, deel uitmaakt van een longitudinale band van neuronen welke zich in de meeste gevallen uitstrekt over verschillende specifieke thalamische kernen. Frontopetale verbindingen vanuit specifieke thalamische kernen N. Medialis Dorsalis. ln de MD onderscheiden wij 3 delen; een mediaal gelegen pars magnocellularis (MDmc), een intermediair pars parvocellularis (MDpc), en een lateraal gelegen pars paralamel lar is (MDpl), rlat door sommige auteurs ook wel pars multiformis wordt genoemd. Subeerticale afferente verbindingen bereiken de MDmc vanuit olfactorische en 1 imbische structuren in de hypothalamus, het laterale preoptische gebied, de Substantia lnnominata, de Amygdala, de kern van de diagonale band van Broca en het Tuberculum Olfactorium (Nauta 62, Nauta en Mehler 66, Powell 73, Krettek en Price 7lf, Motokizawa 74, Tanabe 74, Benjamin en Jacksen 74). Het bestaan van verbindingen gericht op de orbitofrontaalschors werdaanvankelijk aangetoond met de techniek van retrograde celveranderingen (\o!alker 38, v. Benin en Green 49, Pribram et al. 53, Roberts en Akert 63, Angevine et al. 64) en later bevestigd met behulp van autoradiografie (Tobias 75). Afferenten vanaf de orbitofrontaalschors werden aangetoond door Nauta (62), Powell (73), en Leichnetz en Astruc (75). 101

102 102

103 Uit fysiologische onderzoekingen is gebleken dat de ~Wmc geactiveerd wordt door olfactorischestimuli (Benjamin en Jackson 74, t 1otokizawa 74, Tanabe 74, \l!edgwood 74), een reaktie die blijft bestaan na ablatie van de orbitofrontaalschors en waarschijnlijk verloopt via de Amygdala (Tanabe 74). De MDmc blijkt dus op verschillende manieren verbonden te zijn met het olfactorische en het 1 imbische systeem en de door ons gevonden projecties naar de orbitofrontaalschors bevestigen vroegere bevindingen. Het meest laterale deel van de MD te spelen. (MDpl) blijkt een geheel andere roi Volgens sommige auteurs is het verbonden met de Gyrus Arcuatus Uiettler 47, Pribram et al. 52, Pribram et al. 53, Akert 64, Tobias 75). Anderen daarentegen brengen onderscheid aan tussen een dorsaal pars paralamellaris dat projecteert naar het mediale deel van de cortex rond de onderste precentralesulcus (\~lker 38) of naar gebied 8 (Roberts en Akert 63, Scollo-Lavizarri en Akert 63) en een ventraal pars paralamel laris dat projecteert naar het laterale deel van de cortex rond de onderste precentralesulcus (\'.lalker 38) en wel speciaal naar het orbitofrontale Operculum (Roberts en Akert 63). Deze onderverdeling wordt bevestigd door de gegevens van onze studie ( vergelijk gevallen 83 t/m 85 met gevallen 87 en C4). Afferente verbindingen naar MDpl zijn gevonden vanuit area 6 (Pet ras 64), area 8 (Astruc 71, Künzle 76, Künzle 77), het Brachium Conjunctivum (Kievit en Kuypers 72) en het spino-thalamische systeem (Mehler et al. 60, Mehler 66, Mehler 71). De centraal gelegen MD pc zendt zijn vezels hoofdzake I ijk naar de frontale granulaire cortex (~~alker 33, Mettler 47, Pri bram et a I. 52' Pr i bram et al. 53, Mishkin 57, Akert 64, Tobias 75) en wel in een vrij streng geörganiseerd patroon. Halker vermeldde reeds dat een rostracaudaal vlak in de MD schors (Walker 38). verbindingen had met een punt op de frontale Mettier toonde aan dat respectlevel ijk meer rastraal gelegen delen van de frontaalkwab verbindingen ontvangen van Fig Samengestelde donkerveld microfoto van gemerkte neuronen in het caudale deel van de thalamische MD na injecties van HRP rond het rostrale einde van het bovenste been van de Sulcus Arcuatus in de cortex van ge va

104 respectlevel ijk meer mediaal gelegen delen van de MD (Mettler 47). Petras kwam tot een organisatiepatroon waarbij verbindingen bestonden tussen overeenkomstige schorsdelen en thalamusdelen. Deze delen waaierden radialruit vanu'1t centrale punten, gelegen op respectlevel Uk de rostramediale punt van de frontaalkwab en het dorsale deel van de MDpc (Petras 64). Het door ons gevonden bandenpatroon, gesc-hematiseerd weergegeven in fig. 6.4, bevat elementen van de patronen die door de drie laatstgenoemde onderzoekers zijn gevonden. Gezien de wigvorm die de MD en in feite de hele thalamus in het horizontale vlak heeft, verschuiven de banden schijnbaar van een mediale positie in het caudale deel van de kern naar een laterale positie op meer rostrale niveaus en zelfs bereiken zij, na het oversteken van de LMJ, de mediale delen van de rostrale Vlo en de VA. In illustraties van enkele vroegere publ i caties bi ijkt deze mediolaterale verschuiving wel aangegeven te zijn {vooral in de figuur 18.8 van Akert 64 en Fig. 7 van Scollo-Lavizarri en Akert 63). Verder werd in verschil lende studies vermeld dat na prefrontale les i es de retrograde celveranderingen in de thalamus niet beperkt bleven tot de MD, maar tevens aanwezig waren in de aangrenzende delen van de VA (Pribram et al. 52, Scollo-Lavizarri en Akert 63, Rosveld 64), hetgeen tevens kan worden uitgelegd als een aanwijzing voor een gedeelte] ijk overlappen van de eerticale projectiegebieden van de MD en de VA. N. Ventralis Anterior. Over de verbindingen van de VA heeft lange tijd aanzien! ijkeonzekerheid bestaan. Mettler beschouwde de Vft. als een aspecifieke thalamische kern -een rastraal deel van de PCN- en vermeldde verbindingen uit VA naar het Corpus Striatum (Mettler 47). Walker was op dit laatste punt dezelfde mening toegedaan (~Jalker 38). Volgens Chow en Pribram (~6) onderhield de VA (door hen de Vl genoemd) verbindingen met het deel van de frontaalschors dat dorsaal van de Sulcus Arcuatus is gelegen (area 6 van Brodmann), terwijl de Scheibels verbindingen vermeldden van VA naar de orbitofrontaalschors en de basale voorhersenen (Schei bel en Scheibel 66). Verscheidene auteurs wezen op de rol van de VA met betrekking tot niet-specifieke thalamocorticale verbindingen {Scheibel en Scheibel 66, Scheibel en Scheibel 67, Sasaki et al 72, Carmel 72, Sasaki et al. 75). Het feit dat een 104

105 aanzien] ijk oppervlak van de frontaalschors verwijderd moet worden om duidelijke retrograde celveranderingen in de VA teweeg te brengen pleit voor vrij diffuse thalamocorticale verbindingen en/of het bestaan van subcorticaal gerichte verbindingen. Volgens de Scheibels (66) ontspringen deze subcorticaal gerichte vezels voornarnel ijk in het mediale derdedeel van de VA (VAmc dus) en verlopen, na het afgeven van collateralen naar de basale voorhersenen en de orbitofrontaalschors, caudaalwaarts. Bovendien vermeldden zij het bestaan van intrathalamische afferente verbindingen naar de VAmc, die bilateraal afkomstig zijn van de intralaminaire-en de middellijnkernen. Carmel (72) toonde aan dat de caudaal gerichte efferenten van de VAmc eindigen in intralaminaire kernen -CL en het mediale deel van PCN- en verder in het rostremediale deel van CM en het ventramediale deel van MD. Sasaki (72,75) ontdekte in de kat fysiologische en anatomische aanwijzingen voor het bestaan van niet-specifieke thalamocorticale verbindingen vanuit cellen in het rostramediale deel van het VA-VL-complex, welke cellen een 11 arousal 11 -invloed op de pariëtaalschors hebben en op hun beurt gestimuleerd worden door het CM-Pf en de intralaminaire kernen. ln dit verband is het interessant te vermelden dat wij, na injectie van HRP in de pariëtaalschors, niet al leen HRP-neuronen aantroffen in de LP en Pul 1, doch ook in de mediale VA, in de rostraleen mediale delen van de PCN, en in het ventramediale deel van de MD, een bevinding die bevestigd werd door Divac (Divac et al. 77). Een vergelijking van al deze gegevens met onze resultaten suggereert het bestaan van een niet-specifiek thalamocorticaal aktiveringssysteem, dat naar uitgebreide delen van de frontaal- en pari~taalschors projecteert en waarin verschil lende onderling in verbinding staande thalamische gebieden een rol spelen; de mediale VA, PCN, het rostramediale deel van het CM en het ventrale deel van de mediale MD (Hanberry en Jasper 53). Fig Samengestelde donkerveld microfoto van de gemerkte thalamische neuronen in de VA na inject.ies in de cortex rond het rostraleeinde van het bovenste been vandesulcus Arcuatus. Gemerkte neuronen zijn aanwezig zowel in de pars magnocellularis als in de pars parvocellularis van de VA (geval BI). 105

106 106

107 Er bestaat eveneens een indirekte weg waarlangs de VA de cortex diffuus kan beïnvloeden. Gezien de verbindingen van de VA naar de basale voorhersenen, en de door ons ontdekte diffuse projecties uit deze qebieden naar de frontale en pariëtale schors (Kievit en Kuypers 75), kan ook langs deze weg een groot schorsgebied door de VA beïnvloed worden. In tegenstel 1 ing tot het diffuse patroon van de verbindingen vanuit de VAmc staat het vrij strakke patroon waarin de thalamocorticale verbindingen van de VApc zijn georganiseerd. Dit laatste patroon houdt in dat meer laterale delen van de VApc projecteren naar meer caudale delen van de frontaalschors (vergelijk MD verbindingen). Zo vinden wij vanuit de mediale VApc verbindingen naar area 9, area 8 (weinig), en de rostrale delen van area 6, vanuit de centrale delen van de VApc verbindingen naar de rostraleen intermediaire delen van area 6, en vanuit de laterale rand van VA naar de caudale delen van area 6. Deze laterale rand van de VA projecteert naar vrijwel dezelfde schorsdelen als de aangrenzende rostramediale delen van de Vlo, op dezelfde wijze waarop ook de mediale delen van de VA en de laterale delen van de MD naar eenzelfde schorsgebied projecteren (vide supra, discussie MD). N. Ventralis Lateralis. Voor een onderverdeling van de VL wordt verwezen naar hoofdstuk 1.4. Wat betreft de thalamocorticale verbindingen van deze kern zijn de meeste auteurs het erover eens dat deze zich hoofdzakelijk richten op de frontaalschors (\.!alker 38, Mettler 47, Chow en Pribram 56, Roberts en Akert 63, Mehler 71, Rispal-Padel et al. 71, Asanuma et al. 75). Sommigen maakten een onderscheid tussen de laterale delen van de kern, verbonden met area 4 en de mediale delen, verbonden met area 6 (Mettler 47, Akert 64, Mehler 71, Rispal-Padel et al. 71). St riek (76) daarentegen verdeelt de kern in een dorsaal deel, projecterend naar area 6 en een ventraal deel projecterend naar area 4. Gezien onze resultaten, dieduidelijk een dorsomediaal-ventrolaterale verdeling aangeven waarbij de dorsomedia Je delen van de VL projecteren naar area 6 en de ventralaterale delen van de VL projecteren naar area 4, hebben wij de indruk dat de hiervoorgenoemde controverse berust op een verschillende benoeming van deze dorsomediaal-ventrolaterale onderverdel ing. Behalve de hiervoor beschreven grove verdeling onderscheiden wij in het ventralaterale deel van de VL, het deel dat projecteert naar area lf, 107

108 108

109 een verdere mediolaterale onderverdel ing. De meest laterale strook van dit VL-gebied is verbonden met het meest mediale deel van de caudale precentrale gyrus (het voetgebied van Woolsey et al. 50), terwijl het meest mediale deel van dit VL-gebied is verbonden met het meest Jaterale deel van de caudale precentrale gyrus (Hoolsey 1 s gezichtsgebied}. Eenzelfdeonderverdeling werd ook al in eerdere publicaties vermeld (Walker 38, Strick 76). Verder zien wij in het dorsomediale deel van de VL (gebied X inbegrepen), dat naar area 6 projecteert, bovendien aanwijzingen voor een dorsolateraal-ventromediale organisatie, waarbij het dorsolaterale deel van dit VL-gebied preferentieel projecteert naar de mediale delen van area 6, en het ventramediale VL-gebied projecteert naar de laterale delen van area 6. Dezeonderverdeling is in feite een voortzetting van het hiervoor genoemde strokenpatroon in de ventralaterale VL en is in overeenstemming met de gegevens van St riek (76), die in de VL de schouder ventramediaal en de heup dorsolateraal local i seert. Het meest ventramediale deel van de VL (de Vlm) ontvangt verbindingen van de Substantia Nigra (Mehler 66, Herkenham 76, Carpenter en Peter 72, Carpenter et al. 76) doch ontvangt in tegenstelling tot het overgrote deel van de VL geen verbindingen vanuit de cerebel la i re kernen (Kievit en Kuypers 72). De resultaten van onderzoek suggereren dat de Vlmnaar uitgebreide delen van de frontaalschors projecteert (zoals dit eveneens werd gevonden door Hanberry en Jasper (53) in de kat, en door Herkenham (76 en 79) in de rat), in het bijzonder naar de door Brodmann beschreven areas 6, 8, 9, 10, 11 en 12. Uit het bestaan van deze diffuse verbindingen zou men kunnen concluderen dat ook de Vlm een rol speelt in het zogenaamde nietspecifieke thalamocorticale projectiesysteem (Hanberry en Jasper 53, Herkenham 76, Hèrkenham 79). Wat betreft de opeenhopingen van donkergekleurde cellen die vooral in de rostraledelen van de Vlo voorkomen (Olszewsky 52), dient nog vermeld te worden dat deze zich in hun verbindingen naar de frontaalschors Fig Samengestelde donkerveld microfoto van gemerkte thalamische neuronen in het laterale deel van de MD, in de CL, en in het mediale deel van de Vlc na injecties in de frontale cortex in het caudale deel van het gebied boven desulcus Arcuatus (geval 86). 109

110 vol ledig conformeerden aan het organisatiepatroon dat in de overige delen van het VL-complex werd gevonden. Zij waren aldus, afhankelijk van hun localisatie in de Vlo, verbonden met de caudale en de rostrale delen van de precentrale gyrus, en met de premotorische gebieden van de frontaa 1 schors. De VIM en gebied X, lange tijd beschouwd als vreemde eenden in de VLbijt, blijken wat betreft hun thalamocorticale verbindingen niet duidel ijk af te wijken van de overige delen van de VL. Hun projecties conformeren zich geheel aan het organisatiepatroon dat de verbindingen van de rest van de VL laten zien en wij zijn dan ook van mening dat zij wat betreft hun thalamocorticale verbindingen als geïntegreerde delen van het VL-complex te beschouwen zijn. Onze bevindingen zijn in overeenstemming met de onderzoekingen vanstrick (76) en van Jones et al. (79), doch verschil Jen van de bevindingen van Whitsel et al. (78), dat de VIM ook naar de sensorische cortex projecteert. De moe ij ijke afgrensbaarheld van de motorische en sensorische cortex in de Sulcus Central is, en met name van gebied 3a, vormtwaarschijnlijk de verklaring voor deze discrepantie. Een v~rschil met de rest van het VL-complex bestaat moge! ijk in het feit dat de VIM spinale afferenten ontvangt via de mediale lemnlscus (Loe et al. 77), en aldus sensorische informatie kan doorgeven aan de motorische cortex (Lemon 79). Recentelijk kon Boivie (78) deze verbindingen via de Mediale Lemniscus naar de VIM echter niet bevestigen. Intralaminaire kernen. De intralaminaire kernen verdelen wij overeenkomstig de atlas van Olszewsky (52) onder in een N. Paracentral is, een N. Central is Lateral is, een Centrum Medianum en een N. Parafascicularis (de laatste twee kernen zijn strikt genomen niet intralam rnair doch worden in deze groep besproken). In het 1 icht van hun thalamocorticale verbindingen laat zich een zekereonderverdeling in twee groepen zien. Uit onze gegevens valt narnel ijk af te leiden dat de PCN en de rostraleen mediale delen van het CM-Pf-complex voornarnel ijk projecteren naar premotorische, prefrontale en orbitofrontale schorsgebieden, terwij J de CL en de lateracaudale delen van het CM-Pf-complex voornarnel ijk projecteren naar de meer caudaal gelegen precentrale motorische cortex. De projecties van het CM-Pf-complex vertonen een min of meer sarnatotopisch patroon (vergelijk de geval Jen Al-A4, 81, 82, 86, 110

111 C1-C8). Dit is in overeenstemming met vroegere onderzoekingen waarin werd gevonden dat er een onderscheid is tussen de PCN die in verbinding staat met de orbitofrontaalschors (Leichnetz en Astruc 75) en de CL, die projecteert naar de dorsolaterale frontale cortex (Jones en Leavitt 74), meer in het bijzonder de motorische cortex (Strick 76). In het CM wordt door Kuypers (in Mehler 66) onderscheid gemaakt tussen een caudolateraal deel dat verbindingen ontvangt van de precentrale gyrus en een mediaal deel dat verbindingen ontvangt van het premotare gebied. Min of meer analoog hieraan vermeldt Petras (64) dat area 4 naar het CM projecteert en area 6 naar de Pf. Andere auteurs leggen echter meer nadruk op een rostracaudale onderverdeling, waarbij het rostrale deel van de CM verbonden is met de orbitofrontaalschors en het caudale deel van het CM met het pariëto-occipitale gebied (Jones en Leavitt 74). Onze huidige resultaten zijn voor het CM-Pf-complex in overeenstemming met de hiervoor vermeldde onderverdeling van Kuypers (Mehler 66) aangezien in onze bevindingen het eaucialaterale deel van het CM in een nauwkeurig sarnatotoop georganiseerd patroon naar de precentrale gyrus projecteert. In functioneel opzicht zijn twee consequenties van stereotactische destructie van het CM het vermelden waard. In de eerste plaats wordt deze operatie soms klinisch toegepast voor de verlichting van zware chronische pijnen (Marburg 73), waarschijnlijk op basis van de onderbreking van extralemniscale pijnvezelverbindingen vanuit de raphekernen (Zorub en Richardson 73), en in de twe ede plaats wordt zij soms gebruikt om verbetering te brengen in tremoren van cerebellaire oorsprong (Carpem:er en Hanna 69). Het idee dat de PCN meer het karakter van een nietspecifieke kern heeft dan de CL, die vooral motorische functies lijkt te beïnvloeden, wordt nog eens onderstreept door het feit dat alleen de CL een cerebellaire projectie ontvangt (Kievit en Kuypers 72, Mehler 71). Bovendien ontvangt van deze twee kernen alleen de CL direkte spinothalamische afferenten (Mehler et al. 60, Boivie 71, ltoh en Mizuno 77) en men zou dan ook kunnen postuleren dat de CL een direkte invloed heeft op de motorische cortex in reaktie op nociceptieve prikkels: N. Ventralis Posterior Lateralis en Ventralis Posterior Medialis. Het vanouds bekende gegeven dat de VPL (de VPLc van Olszewsky) projecteert naar de postcentrale gyrus (Chow en Pribram 56, Jones en Powell 111

112 70, Strick 76, Whitsel et al. 78, Jones et al. 79) wordt ook door onze gegevens bevestigd (geval Dl). Op één punt wijken onze gegevens echter af van die van vroegere onderzoekers; de dorsolaterale rand van de VPLc, vooral in het rostrale deel van de kern, projecteert niet naar de postcentrale gyrus maar naar het meest caudomediale deel van de precentrale gyrus. Mogelijk is dit te verklaren uit het feit datdesulcus Central is niet geheel doorloopt naar de mediale rand van de hemisfeer, waardoor de grens sen sibele-motorische cortex op dit punt kan afwijken van de grens precentrale-postcentrale gyrus. In tegensteil ing tot de VPL, zendt de VPM niet alleen vezels naar de postcentrale schors, doch tevens naar de laterale delen van de precentrale schors. Deze verbindingen zijn aldus georganiseerd dat het meest mediale deel van de VPM projecteert naar het rostrale deel van het precentrale Operculum, terwijl verhoudingsgewijs meer dorsolaterale delen van de VPM projecteren naar verhoudingsgewijs meer caudale delen van.de cortex boven de Fissura Sylvi i -dus het schouder- en gezichtsgebied van de motorische cortex en de laterale postcentrale gyrus. Deze gegevens bevestigen de bevindingen van vroegere auteurs (Crouch en Thompson 38, Chow en Pribram 56, Roberts en Akert 63, Burton en Jones 76). Pulvinar. Het Pulvinar kan worden onderverdeeld in vier delen; een pars oral is, een pars inferior, een pars lateralis, en een pars medialis (respectievelijk Pulo, Pull, Pull en Pulm). Het Pulvinar inferior is intensief verbonden met de occipitaalschors en wordt gestimuleerd door visuele prikkels (Mathers 72, Allman et al. 72, Campos-Ortega en Hayhow 73, Mathers en Rapisardi 73, ~enevento en Rezak 76). Het ontvangt verder verbindingen van de Col! icul i Superiores, en misschien zelfs di rekte verbindingen uit de retina (Campos-Ortega et al. 70, Allman et al. 71, Mathers. 71, Mathers 72, Bene.'iento en Rezak 76)._.Het Pulvinar lateral is is verbonden met de caudale delen van de pariëtotemporale schors (Chow 50, Mathers 72, Trojanowski en Jacobson 75, Trojanowski en Jacobson 76, Burton en Jones 76, Jones et al. 79), zoals ook bevestigd wordt door de gegevens van onze injectie in dit gebied (geval D2), en verder met de occipitaalschors (Benevento en Rezak 76). Het wordt niet alleen beïnvloed door visuele prikkels, doch zelfs in sterkere mate door sarnatosensibele stimuli (t~athers en Rapisardi 73). 112

113 Het Pulvinar medialis ontvangt afferenten van de pariëtotemporale schors, en verder van het Claustrum, de Coll Jeulus Superior, het Corpus Genieuiaturn Laterale en de thalamische N. Reticularis (Trojanowski en Jacobson 75, Trojanowski en Jacobson 77). Het verschilt van de andere pulvinar-delen in die zin dat het niet projecteert naar de pariëtotemporale schors, doch eveneens naar de frontaalschors, speciaal de Gyrus Arcuatus, en de orbitofrontaalschors (Trojanowski en Jacobson 74, Bos en Beneventa 75, Trojanowski en Jacobson 76). Deze projecties, die worden bevestigd door onze resultaten, zijn voornarnel ijk afkomstig uit de rostraledel en van het Pulm (Trojanowsk l en Jacobson 74) van waaruh Chow (50) vrijwel geen verbindingen naar de temporaalkwab kon aantonen. Alleen gecombineerde laesies in zowel frontaal- als pariëtaalkwab gaven in zijn onderzoekingen duidelijke retrograde celveranderingen in het Puim (Chow 50). Resten ons nog enige opmerkingen betreffende het zo~enaamde athalamische schorsgebied, dat volgens Akert (64) gelegen zou zijn op het mediale oppervlak van de rostrale frontale cortex. Tobias (75) toonde met autoradiografische technieken aan dat dit schorsgebied wel thalamische projecties ontvangt, en dat deze projecties afkomstig zijn uit het caudale dorsomediale deel van de MD. In onze studie zien wij dat de twee geval Jen, waarbij de eerticale HRP injecties zich tot in dit athalamische gebied uitstrekten (AZ en 81), tevens de enige geval Jen zijn waarin het door Tobias aangegeven caudale dorsomediale deel van de MD een duidelijke populatie gemerkte cellen bevat. Onze resultaten stemmen zijn autoradiografische experimenten overeen, zij het dan dat alleen een specifieke HRP-injectie in het 11 athalamische 11 schorsgebied een eenduidig bevestigend antwoord kan verschaffen. Wanneer men de resultaten van onze studie kritisch beschouwt, '1s de meest opvallende bevinding het feit dat de door ons onderzochte schorsgebieden projecties ontvangen van longitudinale 9roepen van thalamische neuronen, en dat deze groepen zich in vele gevallen uitstrekken over verschillende specifieke thalamische kernen. Een dergelijke overschreiding van kerngrenzen zien wij bijvoorbeeld na injecties in het caudale deel van het gebied boven de Sulcus Arcuatus (geval 86, fig. 6.2.). In dit geval zet de groep gemerkte thalamische neuronen zich vanuit het laterale deel van de VA door de paralaminaire VL voort naar het caudale paralaminaire deel van de MD en vervolgens tot in het Pulm. 113

114 Deze gegevens bevestigen vroegere onderzoekingen waarbij werd gevonden dat de projecties van de VA, de ~1D en het Pulm naar het rostrale deel van de frontaalkwab elkaarmogelijkerwijs overlappen (LeGras Clark en Boggon 35, Carmel 72, Tanaka 73, Trojanowski en Jacobson 71~, Bos en Beneventa 75, Trojanowski en Jacobson 76). In het bijzonder betrof dit de projecties van de VA, gebied X en de Vlc naar de cortex boven de Sulcus Arcuatus (LeG ros Clark en Boggon 35, Chow en Pribram 56, Roberts en Akert 63, Akert 64, Ca rme 1 72). Onze gegevens komen ook overeen met de bevindingen dat zowel in de rhesusaap, de chimpansee, als de mens na frontale laesies retrograde degeneratie aanwezig was in het rostralaterale deel van de MD en het mediale deel van de VA enerzijds, en in de VL en het laterale deel van de VA anderzijds \LeGras Clark 36, Walker 38b, Freeman en Watts 47, Meyer et al. L17). De huid"1ge bevindingen pleiten voor het bestaan in de thalamus van een matrix, die is opgebouwd uit longitudinaal gerangschikte celkolommen. Deze vormen althans waar het de thalamocorticale verbindingen betreft, de elementaire thalamische bouwstenen. De configuratie van deze celkolommen wordt bepaald door de vorm en grootte van overeenkomstige eerticale projectiegeb"1eden. Zo ontvangt een transversale strook cortex afferenten van rostracaudale vlakvormige band in de thalamus, terwijl een puntvormig schorsgebied afferenten ontvangt van een rostracaudale lijnvormige band in de thalamus (overeenkomstig de bevindingen van Jones et al. 79 in de VPL). Een dergelijke celkolom kan zich uitstrekken aan weerszijden van de LMI en kan gelegen zijn in verschillende specifieke thalamische kernen. Het bestaan van een dergelijke matrix betekent dat afferente verbindingen die 2 verschillende thalamische kernen bereiken uiteinde] ijk kunnen convergeren op eenzelfde gebied van de cortex cerebri. Het bestaan van een dergelijke matrix, opgebouwd uit rostracaudale thalamische banden, wordt tevens gesuggereerd door het feit dat verschillende thalamische vezelverbindingen eenzelfde rostracaudaal verloop laten zien. Zo vertonen de intrathalamische trajecten van de thalamocorticale en corticothalamische vezelverbindingen met de frontaalkwab eenzelfde rostracaudaal verloop in VA en MD als de longitudinale neuronenbanden die naar deze schorsdelen projecteren (Showers 58, devito en Smith 64, Scheibel en Scheibel 66, 67, Astruc 71, Tobias 75, Tanaka 76). Het verloop van 114

115 de afdalende intrathalamische vezels vanuit de VA over de LMI heen tot in de MD, en van de intrathalamische delen van de opstijgende vezels vanuit CM door de LMI en de VA heen naar het Putamen (Mehler 66) 1 ijkt zich ook te conformeren aan deze matrix. Hetzelfde geldt voor de eindigingspatronen van vezels vanuit den. Fastigi i, en van het gehele Brachium Conjunctivum (zie fig. 7. 1). Het distributiegebied van de NF beslaat immers op caudale niveaus de gehele breedte van het ventrale deel van de VL en versmalt zich naar rastraal lateraalwaarts door de VIM en het caudale deel van gebied X tot in het laterale deel van de Vlo. Evenzo beslaat het eindigingsgebied van de vezels van het gehele Brachium Conjunctivum op caudale niveaus de gehele breedte van de Vlc en het laterale deel van de caudale MD, en neemt naar rastraal af tot een laterale strook in de VA (Kievit en Kuypers 72). Tenslotte zien wij dat ook de eindigingsgebieden van de corticothalamische vezels in min of meer longitudinale thalamische zones gerangschikt zijn (Künzle 75, Künzle 76, Künzle 77, Künzle en Akert 77, Künzle 78). Uitgaande van het bestaan van de bovengenoemde matrix is het verbazingwekkend dat slechts weinig studies \LeGras Clark en Boggon 35, Tanaka 73) het bestaan hebben vermeld van banden van retro9raad gedegenereerde neuronen die, als gevolg van laesies van de frontale schors, zich uitstrekken over verschil lende thalamische kernen. Misschien is dit te verklaren uit de gewoonte om de thalamus te bestuderen aan de hand van transversale coupes, waarbij de meeste aandacht wordt geschonken aan de niveaus in het midden van de thalamus (zie Akert 64). Een anderemogelijke verklaring is gelegen in het fei't dat na prefrontale laesie alleen in de MD een aanzienlijke hoeveelheid retrograde celveranderingen voorkomt, terwijl de hoeveelheid celveranderingen in de VA in het algemeen aanzienl.ijk geringer is (\t._lalker 38aJ Powell 52). Een tweede verklaring kan zijn dat de door ons gevonden rangschikking van neuronen in longitudinale groepen niet een thalamisch organisatieprincipe is, maar het gevolg is van het vrij aanzien] ijke oppervlak van de meeste van onze injecties, die projectiegebieden van verschillende thalamische kernen tegel ijk besloegen. Het feit echter dat de banden van gemerkte neuronen zich ook na beperkte çorticale injecties (B2, C4) over verscheidene thalamische kernen uitstrekten, en dat de longitudinale banden systematisch konden worden verschoven door het 115

116 verplaatsen van de injecties naar belendende corticale gebieden, vormt een sterk argument voor het bestaan van een bandvormig organisatiepatroon ln de thalamus. 116

117 6.3. Niet-thalamische afferenten naar de frontale cortex. Behalve de zojuist besproken uitgebreide verbindingen die vanuit de thalamus naar de frontaalschors lopen, werden in ons onderzoek met de HRP-methode ook frontopetale verbindingen uit andere subcorticale structuren aangetoond. Duidelijke projecties naar grote delen van de cortex werden bijvoorbeeld gezien vanuit de Substantia lnnominata en de Hypothalamus (ook aangeduid onder de verzamelnaam 11 basale voorhersenen 11 ) en in mindere mate vanuit het Claustrum en de Locus Coeruleüs (LC). \<lij hebben hiermee dus een weg gevonden waarlangs het limbische systeem een direkte invloed kan uitoefenen op motorische en sensorische aktiviteiten van de neocortex. Bij 15 apen werd na injectie van HRP (6 tot 25 injecties van 0,6 ul 10% HRP in water) in verschillende delen van de precentrale gyrus en de meer rastraal gelegen frontale cortexgeb.leden de aanwezigheid van gemerkte neuronen in de bovengenoemde hersengebieden onderzocht. In controledier werden 3D injecties van D,6 ul % NaCl (ongeveer dezelfde molariteit als 10% HRP) geplaatst in de precentrale gyrus. In dit dier was noch in de thalamus, noch in de basale voorhersenen duidelijke neuronale HRP-aktiviteit aantoonbaar. Echter in de Locus Coeruleüs werd een zekere lichtbruine korreling in de neuronen zien die echterduidelijk was te onderscheiden van de donkerder en anders gestructureerde korreling die bij de met HRP geïnjiceerde dieren door retrograad transport in de LC werd gevonden. Deze eerstgenoemde korreling berust waarschijnt ijk op endogene enzym aktiviteit van de Locus Coeruleüs neuronen. In dieren waarbij unilateraal geinjiceerd was waren gemerkte neuronen in de thalamus vrijwel uitsluitend ipsilateraal aanwezig. In de basale voorhersenen en de LC echter werd meestal tevens een gering aantal contralaterale gemerkte neuronen gezien. Na injectie van HRP in de precentrale gyrus (18 injecties, geval 4) waren de gemerkte neuronen in de basale voorhersenen als volgt gelocaliseerd. Onmiddellijk rostraai van de Commissura Anterior bevond zich een groep gemerkte neuronen ventraal in het Septum, hoofdzakelijk ipsilateraal. Sommige van deze neuronen bevonden zich waarschijnlijk in de kern van de Diagonale Band van Broca, maar andere waren meer lateraal gelecal iseerd. Op het niveau van de Commissura Anterior 117

118 118

119 strekte de populatie van HRP-positieve neuronen zich lateraalwaarts uit door de Substantia lnnominata en bevond zich hier voornarnel ijk in den. Basal is. Caudaal van het Chiasma Optieurn waren er nog steeds gemerkte neuronen in den. Basal is aanwezig, en zij waren op dit niveau onmiddellijk ventraal van het Globus Pall i dus gele9en. Een paar HRP-neuronen bevonden zich in Laminae Medul lares lnternae et Externae van het Globus Pallidus. Van deze laminae is het bekend dat zij cellen bevatten die tot den. Basal is moeten worden gerekend (Nauta en Haymaker 69, Olszewsky 52). in de Hypothalamus, en wel HRP-pos"1t"1eve neuronen bevonden zich ook in het laterale deel, in het gebied rond de Fornix en verder dorsaal in het mediale deel van de Hypothalamus. Ook wanneer de eerticale injecties tot de precentrale gyrus beperkt waren (gevallen 5 en 6 met respectieve] ijk 16 en 6 injecties) verschenen er HRP-positieve neuronen in de basale voorhersenen. Deze neuronen bevonden zich op dezelfde plaats als in geval l1 minder talrijk. maar waren wel In één dier lgeval 3), waarin het enzym in de ene hemisfeer boven desulcus Arcuatus werd geinjiceerd en in de andere eronder (19 injecties per hemisfeer), werden gemerkte neuronen bilateraal in de basale voorhersenen gevonden. In geval 2 met 25 injecties in de Gyrus Arcuatus werden HRP-positieve neuronen in de ipsilaterale voorhersenen gevonden, en een geringeraantal werd gezien in geval 1 met 12 injecties in het rostrale deel van de bovenste rand van de Sulcus Principal is. Teneinde te onderzoeken of HRP ook werd getransporteerd vanuit corticale gebieden caudaal van de Centrale Sulcus, werd het enzym in 3 apen (geval Jen 7, 8 en 9 met respectievelijk 10, 18 en 16 injecties) in deze schorsgebieden ÇJeTnjiceerd. Fig A. Schematische weergave van de 12 HRP-positieve gebieden bij (geval 4 gearceerd aangegeven) na injecties van het enzym in verschillende delen van de frontale, pariëtale en occipitale schors. In de gevallen 3, 6 en 7 werden injecties gegeven zowel in de 1 inkerla) als rechter- (b) hemisfeer. B-E. Schematische weergave van de distributie van HRP-positieve neuronen in de basale voorhersenen van geval 4 met name in de Substantia lnnominata (vooral den. Basal is), in de Lamina ~.edullaris van het Globus Pallidus, en in de Hypothalamus (met pijlen aangegeven als respectieve! ijk a,c end). 119

120 In geval 7 werden aan één zijde 10 injecties geplaatst in de postcentrale gyrus en aan de andere zijde 10 injecties in de precentrale gyrus, terwijl in geval 8 éénzijdig 18 injecties in de pariëtaalkwab rond de Sulcus Lunatus werden geplaatst. Ook in deze twee qeval len werden er HRP-positieve neuronen in de basale voorhersenen gevonden, in geval 7 bilateraal en in geval 8 vrijwel uitsluitend ipsi lateraal. In geval 9 echter met 16 injecties in de occipitaalkwab, werden slechts weinig neuronen gezien in het rostrale deel van de ~J. Basalis terwijl er zich tevens enkele gemerkte neuronen bevonden in het caudale deel van deze kern, in de Laminae Medul lares Externae et lnternae van het Globus Pal 1 idus en in de Hypothalamus. Het feit dat in 17 apen na injectie van HRP in de frontale, de postcentrale en de pariëtale schors steeds retrograad transport van het enzym werd gevonden naar cellen in de tj. easal is van de Substantia lnnominata en naar cellen in de Hypothalamus toont aan dat neuronen in de basale voorhersenen axonale verbindingen sturen naar de neocortex van deze hersenkwabben. Onze bevindingen zijn onder andere bevestigd door de onderzoekingen van Divac (75). ETectrofysiologische onderzoekingen hadden reeds aanwijzingen gegeven voor het bestaan van deze di rekte verbindingen (Si egel en Wang 7~), maar zij waren nog niet eerde-r met neuroanatomische technieken aangetoond. Behalve de direkte verbindingen uit de basale voorhersenen naar de frontaalkwab en de pariëtaalkwab bestaan er tevens aseenderende monoaminerge verbindingen die direkt van celgroepen in de hersenstam naar de cortex leiden (Ungerstedt 71, Pickel et al. 74). Het is mogelijk dat deze monoaminerge verbindingen kontakt maken met de basale voorhersenen, aangezien zij op hun weg naar de cortex gedeelte I ijk door de laterale Hypothalamus en de Substantia lnnominata lopen (Ungerstedt 71, Pickel et al. 74). De Substantia lnnominata en de laterale ~ypothalamus ontvangen vezelverbindingen zowel vanuit de reticulaire formatie en de 11 1 imbic midbrain area 11 als vanuit de Amygdala {Nauta en Haymaker 69, Krettek en Price 74), terwijl de Amygdala tevens rechtstreeks naar de cortex cerebri projecteert (Krettek en Price 74, Jacobsen en Trojanowski 75). De HRP-positieve neuronen in de basale voorhersenen blijken dus te 1 iggen o.p het kruispunt van verschi I lende 1 imbische hersenverbindingen. 120

121 121